Observación de una partícula que en el fondo es doblemente extraña

El físico Pat Lukens, del experimento CDF del Fermilab, ha anunciado la observación de la partícula Ωb-. La partícula contiene tres quarks: dos extraños (s-strange) y uno fondo (b-bottom) y tiene una masa seis veces la del protón.

La observación de esta partícula, que predice el modelo, standard es significativa ya que permite profundizar sobre el modelo standard y además el resultado está en conflicto con el obtenido en el experimento DZero.
La partícula Ωb- es la última entrada en la tabla periódica de los bariones, que son las partículas formadas por tres quarks, siendo los ejemplos más habituales de este tipo del partículas el protón y el neutrón. El acelerador de partículas Tevatrón del Fermilab es único en su capacidad de producir bariones que contienen el quark fondo (b-bottom) y la cantidad de años de experiencia y éxitos del acelerador permiten estudiar este tipo de partículas extrañas.

Combinando casi la mitad de mil billones de colisiones protón-antiprotón realizadas en el Tevatrón, los investigadores del CDF han conseguido aislar 16 ejemplos en los que las partículas procedentes de la colisión revelan un traza de la partícula Ωb-. Una vez que se produce esta partícula, viaja a lo largo de una fracción de un milímetro para después decaer en partículas más ligeras. Este decaimiento, gobernado por la fuerza nuclear débil, tiene lugar en una trillónésima parte de un segundo. De hecho, los investigadores del CDF han realizado la primera medida del tiempo de vida medio de la partícula, obteniendo el valor 1.13 ps.

En agosto del 2008, el experimento DZero anunció su propia observación de la partícula Ωb- basándose en un conjunto inferior de datos del Tevatrón. Lo interesante de la nueva observación del experimento CDF es que entra en conflicto con los resultados anteriores del DZero. La masa que han medido los investigadores del CDF de la partícula Ωb- es 6054.4 ±6.8(stad.) ±0.9(sist.) MeV/c2, dintita del valor 6165±10(stad.)±13(sist.) MeV/c2, medido por los investigadores del DZero. Estos dos resultados son estadísticamente inconsistentes, dejando la incógnita de si los investigadores han medido la misma partícula. Además, los investigadores han observado una velocidad de producción distinta de la partícula. Quizás lo más interesante es que ninguno de los experimentos arroja luz sobre las observaciones del otro.

Aunque los últimos resultados obtenidos en el experimento CDF están de acuerdo con los valores teóricos esperados para la masa y velocidad de producción de la partícula Ωb- hace falta profundizar en la investigación para resolver el puzzle sobre los resultados contradictorios.

Links

• Experimento CDF
• Artículo en prensa
• Experimento DZero

El primer procesador cuántico :-)

Un equipo, dirigido por investigadores de la Universidad de Yale, ha creado el primer procesador cuántico rudimentario de estado sólido, dando un nuevo paso hacia el desarrollo de los ordenadores cuánticos.Han utilizado un chip superconductor que contiene dos qubits y que realiza algoritmos elementales, como una búsqueda sencilla, demostrando por primera vez la posibilidad de procesar información con un dispositivo de estado sólido. El resultado de su investigación aparecerá en el número del 28 de junio de la revista Nature.

El equipo de investigación ha fabricado dos átomos artificiales o qubits, cada uno de los cuales está formado por un billón de átomos de aluminio, que se comportan como un solo átomo que puede ocupar dos estados de energía. Debido al comportamiento cuántico, los investigadores pueden colocar los qubits en una superposición de los dos estados, permitiendo una mayor capacidad de almacenamiento y de procesamiento. Este nuevo avance ha sido posible gracias a que los investigadores han conseguido que se mantenga el estado de los qbits durante un tiempo suficientemente largo. Mientras que los qbits de hace una década podían mantener su estado alrededor de un nanosegundo, los investigadores del equipo de Robert Schoelkopf de Yale han conseguido mantenerlo durante un microsegundo, que es un tiempo que permite realizar algún algoritmo. También ha sido crucial el poder provocar el cambio de estado de los qubits con suficiente velocidad y de forma controlada.

Nuevo material exótico - Telúrido de Bismuto

Físicos del Departamento de Energía del SLAC y de la Universidad de Stanford han confirmado la existencia de un nuevo material que puede revolucionar la electrónica digital. El nuevo material permite que los electrones viajen por su superficie sin perdida de energía y a temperatura ambiente. El material, que se trata de Telurido de Bismuto, se puede fabricar con la tecnología actual de semiconductores. Este tipo de materiales se denominan aislantes topológicos (topological insulator) y no son superconductores, ya que solo permiten que circule por ellos una corriente muy pequeña. Sin embargo, los electrones de esa pequeña corriente eléctrica no disipan calor en el material y por tanto no pierden su energía. Esto se debe a un efecto denominado efecto Hall cuántico de espín, que consiste en que el espín de los electrones se encuentra alineado con la dirección de movimiento. Los físicos teóricos habían predicho la existencia de este tipo de materiales, pero no que pudieran trabajar a temperatura ambiente.

• Link al artículo original publicado en Science Express


• Página de la noticia en el SLAC

Computadores cuánticos

Alberto Martínez Gálvez
23 de mayo de 2009

Los ordenadores cuánticos realizarán en minutos simulaciones que hoy tardarían millones de años
Juan Ignacio Cirac Sasturaín, director del alemán Max Planck de Óptica Cuántica y Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica promete revolucionar en medio siglo todas las disciplinas científicas al desarrollar superordenadores con aplicaciones difíciles de imaginar en la actualidad.
Según el científico, los ordenadores de hoy en día cubren casi todas las necesidades personales del usuario, (jugar, usar el correo o algunas gestiones), sin embargo hay ordenadores que hacen cálculos impresionantes así como simulaciones para predecir el tiempo o conocer las reacciones químicas que puede provocar un fármaco.
Es por eso que se necesitan ordenadores muchos más veloces que los actuales, para resolver grandes problemas en menos tiempo.
A medida que evoluciona la tecnología, aumenta la escala de integración y caben más transistores en un espacio, así se fabrican microchips cada vez más pequeños, y es que, cuanto más pequeño es, mayor velocidad de proceso alcanza el chip. Sin embargo, no podemos hacer los chips infinitamente pequeños. Hay un límite en el cual dejan de funcionar correctamente. Cuando se llega a la escala de nanómetros, los electrones se escapan de los canales por donde deben circular. Esto se debe al bien conocido efecto túnel.La idea de computación cuántica sugiere trabajar a nivel de cuanto. En la computación digital, un bit sólo puede tomar dos valores: 0 ó 1. En cambio, en la computación cuántica, intervienen las leyes de la mecánica cuántica, y la partícula puede estar en superposición coherente: puede ser 0, 1 y puede ser 0 y 1 a la vez. Eso permite que se puedan realizar varias operaciones a la vez, según el número de qubits (equivalente a los bits en la informática que conocemos).El número de qubits indica la cantidad de bits que pueden estar en superposición. Con los bits convencionales, si teníamos un registro de tres bits, había ocho valores posibles y el registro sólo podía tomar uno de esos valores. En cambio, si tenemos un vector de tres qubits, la partícula puede tomar ocho valores distintos a la vez gracias a la superposición cuántica. Así un vector de tres qubits permitiría un total de ocho operaciones paralelas. Como cabe esperar, el número de operaciones es exponencial con respecto al número de qubits. Para hacerse una idea del gran avance, un computador cuántico de 30 qubits equivaldría a un procesador convencional de 10 teraflops (millones de millones de operaciones en punto flotante por segundo) cuando actualmente las computadoras trabajan en el orden de gigaflops (miles de millones de operaciones).

Alberto Martínez Gálvez

¿Cómo ha ido el foro muchachos?

Ayer viví una jornada inolvidable con los alumnos de Física que asistieron al European Nuclear Young Generation Forum. A primera hora estuvimos en el Cabril, visitando las instalaciones y donde nos explicaron todo el proceso de tratamiento de residuos radiactivos. Cuando reciben los residuos los aislan en bidones de hormigón. Posteriormente se introducen en cajas gigantes de hormigón, que se depositan en celdas, que finalmente quedarán cubiertas de tierra y vegetación para no exista impacto visual.

Después de comer en el Cabril nos llevaron a Castro del Río para asistir a un espectáculo ecuestre. Aunque da la impresión de que este tipo de espectáculos es para guiris, la verdad es que sorprende la cantidad de movimientos distintos que son capaces de enseñar a los caballos en las distintas categorías de doma.
Finalmente estuvimos en una Almazara cenando. Nos pusieron tanta comida y de tanta calidad que no tuvimos más remedio que aceptar la nuclear como energía de compañía. En la cena nos reímos como hacía tiempo que no me reía. No puedo contar ningún detalle de lo que nos reímos porque sería violar el secreto de profesor.
Os animo a que si se celebra algún acto de este tipo y teneís la oportunidad de asistir que no os lo perdáis. También quiero agradecer públicamente al Comité Organizador del ENYGF09 y darles la enhorabuena por la exquisita organización.

European Nuclear Young Generation Forum

Durante esta semana se está desarrollando en Córdoba el European Nuclear Young Generation Forum (foro europeo de jóvenes nucleares). Los objetivos del foro son:
Formar y animar a nuevos líderes para el foro
Atraer a la gente joven al campo nuclear
Crear una plataforma profesional entorno a la energía nuclear para gente jovenn
Promover el intercambio de conocimiento entre la generación joven y la menos joven
Promover la ciencia, ingeniería y comunicación en el campo del uso pacífico de la energía nuclear.
Independientemente de que se esté a favor o en contra del uso de la energía nuclear, me parece importante que trate y se hable del tema y el hecho de que hayan escogido nuestra ciudad para desarrollar este fforo. En el foro está participando gente relacionada con la energía nuclear, tanto ingenieros como científicos y políticos.

Enlaces:
ENYGG09
Jóvenes Nucleares

Mini acelerador de partículas

Andrés García Cámara
18 de mayo de 2009

¿Le suena el acelerador de partículas del CERN? El complejo, que ocupa kilómetros cuadrados cerca de Ginebra (Suiza), sirve para explorar el mundo de lo infinitamente pequeño para buscar los elementos fundamentales de la materia. Los físicos están tratando de usar el grafeno para fabricar una especie de acelerador en miniatura. "En un fragmento de grafeno de un único centímetro cuadrado es posible realizar muchos de los experimentos que hasta ahora requerían laboratorios como el del CERN".
Si se convierte en realidad, los científicos podrían buscar el Bosón de Higgs, una partícula elemental hipotética, que aún no ha sido observada, y conocida como la partícula Dios, en un laboratorio que cabe en la yema del dedo.
Pero ¿qué es el grafeno?, el grafeno es una capa de átomos de carbono 200 veces más resistente que el acero y en la que los electrones tienen una movilidad 100 veces superior a la que les ofrece el silicio, está cerca de convertirse en el material del futuro.
El grafeno es carbono en estado puro. Muchos investigadores lo han estudiado de manera teórica durante más de 50 años. Nadie creía que se podían fabricar dispositivos con este material hasta que, en 2004, científicos de la universidad de Manchester (Gran Bretaña) descubrieron cómo obtener grafeno del grafito, el material de la mina del lápiz.
En abril, investigadores de la Universidad de Texas publicaban en Science que habían logrado producir la primera muestra de grafeno de un centímetro de longitud y esta semana, también en Science, investigadores del Georgia Institute of Technology y el National Institute of Standards and Technology (EEUU) publican una medición del espectro energético de este compuesto de carbono de propiedades exóticas. Una de estas características, a la que los electrones pueden deber su gran movilidad dentro del grafeno, es que estas y otras partículas que transportan cargas eléctricas se comportan como si no tuviesen masa.
Con propiedades entre semiconductor y metal, este nuevo material de una sola capa atómica de espesor revolucionará las telecomunicaciones y la informática al permitir la fabricación de microprocesadores, sensores y sistemas de comunicación mucho más veloces que los actuales. Uno de los paradigmas de la electrónica es incrementar la frecuencia de las señales eléctricas, para fabricar ordenadores cada vez más rápidos o móviles capaces de transmitir datos a mayor velocidad. Si con los chips de silicio podríamos llegar como máximo a los 100 GHz de velocidad, usando transistores de grafeno se alcanzaría el terahercio (1 THz). Si todo va bien, en dos años saldrán versiones comerciales de estos chips avanzados al mercado.
Un equipo de investigación del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), liderado por el español Tomás Palacios, está fabricando alguno de los primeros aparatos y circuitos electrónicos basados en grafeno, descubierto en 2004 por los científicos Andre Geim y Kostya Novoselov de la Universidad de Manchester.
El equipo de Palacios aprovecha las propiedades del grafeno para desarrollar aparatos electrónicos que no se podrían fabricar con ningún otro material. Por ejemplo, un multiplicador de frecuencia que mejorará las comunicaciones inalámbricas y la electrónica de silicio actual, duplicando la capacidad de transmisión de cada chip al que se le añada el multiplicador.

Enlaces:

• Noticia "Llega el chip de grafeno" publicada en El País
• Noticia "El material donde vuelan los electrones" publicada en publico.es

Andrés García Cámara, 18 de Mayo de 2009