Neutrinos – Primer paso para descubrir por qué existe la materia

Neutrinos: la Luz Invisible

Primer paso para descubrir por qué existe la materia

Colocada la primera piedra de un gran experimento que puede cambiar nuestro conocimiento del Universo

Más de 1.000 científicos e ingenieros de 30 países, entre ellos España, participan en un gran experimento internacional que puede cambiar nuestro conocimiento del Universo. Tardará una década en construirse, pero la primera piedra de su infraestructura acaba de colocarse en USA. El experimento estudiará las propiedades de las misteriosas partículas llamadas neutrinos, que pueden desvelarnos cómo funciona el Universo y por qué existe la materia.

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Los científicos, en el inicio de las obras. Foto: Reidar Hahn, Fermilab.

Con una ceremonia celebrada el viernes pasado en el Laboratorio Subterráneo de Sanford (SURF) en Lead, Dakota del Sur, Estados Unidos, un grupo de dirigentes políticos, científicos e ingenieros de todo el mundo marcó el inicio de la construcción de un gran experimento internacional que podría cambiar nuestro conocimiento del Universo.

Se trata de la instalación Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF), que albergará el experimento internacional DUNE(Deep Underground Neutrino Experiment), que será construido y operado por más de 1.000 científicos e ingenieros de 30 países, entre ellos España.

Cuando esté finalizado, LBNF/DUNE será el mayor experimento construido en Estados Unidos para estudiar las propiedades de las misteriosas partículas llamadas neutrinos. Desvelar los misterios de estas partículas podría ayudarnos a explicar mejor cómo funciona el Universo y por qué existe la materia.

Instituciones de decenas de países contribuirán a la construcción de los componentes de DUNE. Este experimento atraerá a estudiantes y jóvenes investigadores de todo el mundo, formando a la próxima generación de científicos que liderará este campo de investigación.

El laboratorio Fermilab, situado a las afueras de Chicago, producirá un haz de neutrinos y lo enviará a 1.300 kilómetros a través de la Tierra hasta SURF, donde se construirán cuatro grandes detectores de una altura de 4 pisos y 70.000 toneladas de argón líquido bajo la superficie para atrapar estos neutrinos.

El misterio de los neutrinos

Los científicos estudiarán las interacciones de los neutrinos en los detectores para entender mejor los cambios que sufren estas partículas cuando viajan de un punto a otro en un abrir y cerrar de ojos.

Desde su descubrimiento hace más de 60 años, los neutrinos han demostrado ser la partícula subatómica más sorprendente, y el que oscile entre tres estados diferentes es una de sus mayores sorpresas. Este hallazgo comenzó con un experimento de neutrinos solares dirigido por Ray Davis en los años 60, y llevado a cabo en la misma mina subterránea que ahora albergará a LBNF/DUNE. Davis obtuvo el Premio Nobel de Física en 2002 por este experimento.

Los científicos de DUNE también buscarán diferencias en el comportamiento entre los neutrinos y sus réplicas de antimateria, los antineutrinos, lo que nos podría dar pistas sobre por qué vivimos en un Universo dominado por la materia. DUNE también observará los neutrinos producidos en las explosiones estelares, lo que revelaría la formación de estrellas de neutrones y agujeros negros. También investigará si los protones viven para siempre o se desintegran eventualmente en otras partículas, acercándonos a la realización del sueño de Einstein: la Teoría de la Gran Unificación.

Pero antes se tiene que construir la instalación, algo que ocurrirá en la próxima década. Los operarios comenzarán la construcción excavando más de 870.000 toneladas de rocas para crear las enormes cavernas subterráneas del detector DUNE. Mientras, se construyen grandes prototipos de DUNE en el laboratorio europeo de física de partículas (CERN), uno de los mayores socios del proyecto, y la tecnología desarrollada para estas versiones más pequeñas se probará y ampliará cuando se fabriquen los grandes detectores de DUNE.

Esta instalación está financiada por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos, en colaboración con el CERN y otros socios de 30 países. Los científicos que participan en DUNE proceden de instituciones científicas de Armenia, Brasil, Bulgaria, Canadá, Chile, China, Colombia, Corea del Sur, Estados Unidos, España, Finlandia, Francia, Grecia, Holanda, India, Irán, Italia, Japón, Madagascar, México, Perú, Polonia, República Checa, Rumanía, Rusia,  Suecia, Suiza, Turquía, Ucrania y Reino Unido.

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Fermilab, situado a las afueras de Chicago, producirá un haz de neutrinos y lo enviará a 1.300 kilómetros a través de la Tierra hasta SURF, en Dakota del Sur. Imagen: Fermilab.

Amplia participación española

Cuatro centros de investigación españoles forman parte de la colaboración científica del experimento DUNE: el Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), el Instituto de Física Teórica (IFT, UAM-CSIC), el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) y el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV).

Sus contribuciones abarcan tanto el diseño y la construcción del experimento, en particular de los detectores que se instalarán en el Laboratorio Subterráneo de Sanford, como los estudios para optimizar la explotación científica del experimento.

Un paso previo y crucial a la construcción de estos detectores en SURF es fabricar prototipos para probar la tecnología. Esta tarea, donde las instituciones españolas también participan, se lleva a cabo en el CERN con la construcción de dos grandes prototipos, llamados ProtoDUNE single phase (ProtoDUNE-SP) y ProtoDUNE dual phase (ProtoDUNE-DP), que se probarán con haces de partículas cargadas a partir de 2018.

Los grupos de investigación en neutrinos del CIEMAT de Madrid y del IFAE de Barcelona son responsables del sistema de detección de luz de ProtoDUNE-DP, formado por 36 fotomultiplicadores que detectan y amplifican la luz producida por las interacciones de partículas en el detector y la convierten en una señal eléctrica.

El CIEMAT lleva a cabo la caracterización de estos fotomultiplicadores para comprender su respuesta ante distintas señales de luz. Además, estos requieren un revestimiento especial que permite cambiar la luz invisible producida en el argón a una longitud de onda visible por los detectores, tarea que realiza el IFAE. El CIEMAT coordina el grupo de trabajo de DUNE dedicado a la detección de neutrinos procedentes de supernovas, donde la señal de luz producida por los fotomultiplicadores es vital al indicar el comienzo de los sucesos originados por la explosión de una supernova.

Desintegración del protón

Por otro lado, el grupo experimental de física de neutrinos del IFIC (CSIC-Universidad de Valencia) lidera el sistema de instrumentación criogénica del detector ProtoDUNE-SP, así como su sistema de monitorización y control de parámetros fundamentales como temperatura, presión, nivel y pureza del argón. Además, el grupo del IFIC coordina el grupo de trabajo de la colaboración DUNE sobre la desintegración del protón, estudiando la sensibilidad del experimento para medir este fenómeno que aún no ha sido detectado. Por otra parte, los científicos e ingenieros del IFIC trabajan también en el desarrollo de herramientas para el análisis de datos de ProtoDUNE-SP y DUNE.

Por su parte, el IFT (Universidad Autónoma de Madrid-CSIC), con contribuciones de miembros del IFIC, lidera la realización de simulaciones sobre las capacidades de DUNE para determinar parámetros aún desconocidos, como el que codifica la posible diferencia de comportamiento entre neutrinos y antineutrinos, clave para entender el exceso de materia sobre antimateria en el Universo. DUNE observará haces de neutrinos con una intensidad y precisión sin precedentes, lo que permitirá explorar respuestas a preguntas fundamentales de la física actual.

Por ejemplo, comprobando la existencia de neutrinos más pesados pero con interacciones aún más débiles que los conocidos hasta ahora, o de nuevas interacciones de los neutrinos. DUNE también podría desentrañar la naturaleza de las misteriosas partículas que forman la materia oscura del Universo, que podrían producirse junto con los neutrinos en el haz producido en Fermilab y ser descubiertas en el detector más cercano. Estas simulaciones son fundamentales en esta etapa del experimento para identificar las posibles modificaciones en el diseño que optimizarían la sensibilidad del mismo

Fuente: Tendencias21

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HOLOGRAMAS CON ONDAS WIFI

Las ondas wifi sirven para crear hologramas

Permiten crear una imagen 3D de una persona usando únicamente la red doméstica

Investigadores alemanes han conseguido fabricar un holograma usando ondas wifi en vez de láser. El holograma refleja la imagen tridimensional de un objeto en un ordenador, a partir de las ondas wifi. En el futuro permitirá crear el holograma de una persona usando únicamente la red doméstica y localizarla en un edificio a través del wifi.

Innvestigadores alemanes han conseguido utilizar las ondas wifi que circulan en una habitación para crear un holograma de un objeto presente en esa sala. La tecnología permitiría en el futuro crear un holograma de una persona usando únicamente las ondas wifi de la red doméstica, sin necesidad de estar presente en la misma habitación o vivienda.

De momento la tecnología está en fase experimental, pero sus creadores piensan que en cinco o diez años se podrán usar las ondas wifi para localizar a una persona dentro de un edificio, más que para comunicarse con ella.

Wifi es la abreviatura de Wireless Fidelity, un conjunto de normas para redes inalámbricas que permiten la comunicación entre sus componentes mediante ondas electromagnéticas, que son las que han servido para la fabricación del holograma en esta investigación.

Las ondas wifi están separadas entre sí a una distancia menor que la de las ondas de radio y mayor que la distancia entre microondas, lo que les otorga una frecuencia única que no puede ser alterada por otras señales.

La comunicación mediante ondas wifi se consigue utilizando la cresta y la depresión de las ondas para enviar información, representando la cresta el 1 y la depresión del 0. De esta forma, las cadenas de 1 y 0 se pueden traducir a mensajes (letras, números y códigos) a través de los cuales se puede navegar por Internet.

Dimensión inesperada 

La nueva tecnología otorga a las ondas wifi una nueva dimensión inesperada, ya que podrían usarse para observar el interior de una habitación usando únicamente las ondas wifi y su incidencia sobre los objetos presentes en la sala.

La proeza se consigue creando un holograma de la habitación con ondas wifi. Los investigadores, Friedemann Reinhard y Philipp Holl, han sustituido el rayo láser que se usa para fabricar holografías por las ondas wifi. De esta forma, han construido un holograma de una delgada cruz de aluminio de un metro de ancho, según un artículoaceptado para publicación en Physical Review Letters.

La holografía es una técnica avanzada de fotografía que se basa en la creación de hologramas. Un holograma de un objeto o de una escena es un registro plano, realizado con un rayo láser sobre una película fotosensible, de la interferencia que se produce entre dos haces de luz coherentes cuando la luz de uno de los haces se refleja en el objeto. Cuando la película recibe la luz desde una perspectiva adecuada se proyecta una imagen tridimensional: el holograma.

Tal como se explica al respecto en la revista Science, el holograma de la cruz se basa en las características de las ondas wifi, a través de las cuales los investigadores alemanes pudieron construir el holograma de la cruz en un ordenador.

Un transmisor wifi fue colocado en una habitación, a 90 centímetros de la parte posterior de la cruz. Asimismo, un receptor wifi fue colocado a 1,4 metros de la parte delantera de la cruz, con la finalidad de que pudiera representar el papel de una placa fotográfica, capaz de capturar imágenes de la cruz. Un segundo receptor fijo fue colocado a una distancia mayor, a pocos metros, para tener una visión directa del emisor.

Nuevo tipo de holograma 

Lo que quedaba por hacer era relativamente sencillo: fabricar un holograma con las señales que llegaban a ambos receptores. No es un holograma tal como se consigue con un láser, ya que en realidad no están capturando fotográficamente la imagen, pero el resultado permite observar el objeto y sus formas. La cruz podía observarse en la pantalla del ordenador, sin ninguna cámara presente en la habitación.

Evidentemente, se tienen que dar determinados requisitos para que esta técnica holográfica basada en wifi funcione, pero esta investigación constituye un primer paso que puede aportar interesantes innovaciones en el campo de las ondas wifi.

También habría que ver si la técnica funciona estando los objetos situados en una habitación colindante al espacio donde está en emisor de ondas wifi, ya que estas ondas tienen un alcance de unos veinte metros en interiores.

Los investigadores señalan que ya existen algunas formas de utilizar señales wifi para rastrear el movimiento de personas dentro de un edificio, y que gracias a su experimento, estas técnicas evolucionarán rápidamente llevando a usar las ondas wifi más para localizar personas que para comunicarse con ellas. Dentro de 5 o 10 años.

Fuente: Tendencias21

El Nacimiento de la Astronomía de Ondas Gravitacionales

CIENTIFICOS DETECTAN POR PRIMERA VEZ ONDAS GRAVITACIONALES

Hoy es un día histórico para la ciencia. Hoy se ha anunciado la detección directa ondas gravitacionales, una de las principales predicciones de la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein. El descubrimiento nos abre una nueva ventana a la realidad que nos permitirá estudiar los sucesos más energéticos del Universo de forma totalmente diferente. Ya somos capaces de “ver” directamente algo tan sorprendente como es la fusión de dos agujeros negros situados a millones de años luz de distancia. ¿Y cuál es el aspecto de una onda gravitacional creada por la brutal colisión de dos agujeros negros? Pues ahora, al fin, podemos confirmar que tienen el siguiente aspecto:

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Ondas gravitacionales de la señal GW150914 detectadas por los dos interferómetros de LIGO (LIGO).

Después de semanas de rumores, el equipo del observatorio Advanced LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ha confirmado que, efectivamente, el 14 de septiembre de 2015 los dos interferómetros del experimento detectaron la sutil deformación del espaciotiempo causada por el paso de ondas gravitacionales creadas por la colisión de dos agujeros a 1300 millones de años luz de la Tierra, uno de 36 masas solares y otro de 29. La fusión creó un nuevo agujero negro de 62 masas solares, o lo que es lo mismo, emitió nada más y nada menos que el equivalente a 3 masas solares en forma de ondas gravitacionales. Los dos instrumentos, uno situado en Livingston (Louisiana) y el otro en Hanford (Washington), detectaron la misma señal, denominada GW150914, con un intervalo de siete milisegundos de diferencia, confirmando de paso que las ondas se mueven a la velocidad de la luz, tal y como había predicho Einstein.

Un hecho que ha pasado desapercibido en las noticias de la mayoría de medios es que la señal GW150914 confirma también por primera vez la existencia de los agujeros negros. Hasta ahora las únicas pruebas directas de la existencia de estos astros era su efecto en otros objetos astronómicos como estrellas o gases, pero todas ellas eran bastante discutibles. Sin embargo, esta señal es una prueba inequívoca de que son reales, pues solo dos agujeros negros estelares son capaces de producir las ondas gravitacionales observadas.

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Modelo numérico de la señal GW150914. La escasa separación entre los objetos es una prueba inequívoca de que se trataba de agujeros negros (Abbott et al.).

La fusión de estos dos agujeros negros fue tan increíblemente violenta que durante un momento emitió más energía que la luz combinada de todas las estrellas del Universo juntas (!!). El patrón de las ondas detectadas concuerda casi perfectamente con los modelos teóricos. Y no es una cuestión trivial, porque en las últimas décadas habían surgido varios modelos teóricos alternativos que predecían ondas ligeramente distintas a las predichas por la Relatividad General. De hecho, la señal es tan “perfecta” que los investigadores de LIGO pensaron en un primer momento que era una “inyección”, es decir, una señal falsa introducida en el sistema para comprobar que el personal y los equipos del detector están alerta.

Como se ve en las imágenes, la longitud de onda de las ondas disminuye a medida que los agujeros se acercan, al mismo tiempo que su amplitud aumenta hasta culminar en la brutal fusión final. Midiendo la intensidad de la onda, los investigadores han determinado que el suceso se produjo a una distancia de entre 750 y 1860 millones de años luz. En cuanto a la posición, los dos detectores de LIGO no tienen la suficiente resolución espacial como para determinar de dónde procede exactamente la señal, pero se puede estimar de forma aproximada como vemos en la siguiente imagen:

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Región del cielo de donde pudo venir la señal ().

Vídeo a cámara lenta reconstruyendo la fusión de los dos agujeros negros que causaron la señal GW150914:

Vídeo de la apariencia aproximada de la fusión en luz visible (los agujeros negros aparecen sin discos de acreción):

El camino hasta el anuncio de hoy ha sido largo y complejo, un auténtico homenaje al tesón y la fuerza de voluntad del ser humano. Einstein predijo la existencia de las ondas gravitacionales en 1916 dentro del marco de la Relatividad General, pero no sería hasta los años 60 cuando se crearon los primeros detectores. Fue entonces cuando Joseph Weber ideó un instrumento con masas suspendidas que debían vibrar al paso de una onda gravitacional. Lamentablemente, estos primeros instrumentos eran muy poco sensibles para detectar nada. Todo cambió en 1974 cuando Joseph Taylor y Russell Hulse detectaron de forma indirecta las primeras ondas gravitacionales emitidas por una pareja de estrellas de neutrones. “¿En 1974? Pero ¿no habíamos dicho que es ahora cuando se habían descubierto estas ondas”, puede que se pregunte más de uno. Sí, pero fíjate que hemos dicho de forma “indirecta”. El sistema binario de estrellas de neutrones PSR B1913+16 se acerca cada vez más al perder energía en forma de ondas gravitacionales y, gracias a que somos capaces de medir su periodo orbital con enorme precisión, es posible comprobar que el ritmo de acercamiento concuerda con lo predicho por la Relatividad General. O sea, una prueba indirecta. Pero lo importante es que PSR B1913+16 demostró a la comunidad científica que las ondas gravitatorias estaban ahí. Ahora había que detectarlas.

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Funcionamiento simplificado de LIGO (Abbott et al.).

A principios de siglo se pusieron en marcha varios detectores por todo el mundo destinados a descubrir la presencia de estas ondas, todos ellos construidos usando el principio de un interferómetro láser. El fundamento de estos instrumentos es sencillo: un haz láser se divide en dos mediante un espejo y cada uno viaja a lo largo de dos trayectorias perpendiculares de la misma longitud. Después de rebotar en un espejo al final, los dos haces vuelven a unirse en el origen y medimos si la distancia recorrida es la misma para ambos. Porque las ondas gravitacionales se caracterizan, precisamente, por distorsionar el espaciotiempo. Si una onda gravitacional pasa por el detector, este se deformará ligeramente y podremos detectar su presencia teniendo en cuenta que la longitud de los dos brazos ya no será la misma.

Ni que decir tiene, la deformación es tan minúscula que es necesario usar al menos otro detector similar para comprobar que la señal es real y no se debe al ruido del instrumento (hay que tener en cuenta que los movimientos sísmicos o el tráfico que pasa cerca del detector generan una distorsión de mayor intensidad que cualquier onda gravitacional real). Usando este diseño, en Estados Unidos se creo el experimento LIGO, el GEO600 en Alemania, el Virgo en Italia y el TAMA 300 en Japón. Desde 2002 estos detectores comenzaron a observar el Universo con nuevos ojos, pero, para sorpresa de los investigadores, no lograron descubrir nada.

Las ondas debían existir, pero estaba claro que eran más débiles de lo predicho por los modelos más optimistas. O quizás las fusiones de estrellas de neutrones y agujeros negros -los fenómenos más energéticos que pueden descubrir estos instrumentos- eran menos frecuentes de lo esperado. En cualquier caso, solo había dos opciones: esperar más tiempo y aumentar la sensibilidad de los instrumentos. LIGO, formado por dos detectores dotados de sendos brazos de 4 kilómetros de longitud cada uno, decidió mejorar sus instalaciones para crear Advanced LIGO -o AdvLIGO-, capaz de detectar con mayor probabilidad las ondas gravitacionales de fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones, púlsares deformados o supernovas. En 2015 Advanced LIGO comenzó sus operaciones, esperando encontrar distorsiones superiores a la millonésima parte del tamaño de un protón (!!!).

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Recreación de la señal GW150914 (LIGO).

Los resultados negativos de los interferómetros terrestres tipo LIGO hicieron que muchos investigadores criticasen el gasto de esta iniciativa (1100 millones de dólares en los últimos 40 años) y comenzasen a apostar seriamente por otra técnica, denominada PTA (Pulsar Timing Array). Este método, completamente distinto e independiente de los inteferómetros terrestres, consiste en usar la señal emitida por varios púlsares -estrellas de neutrones que emiten señales de radio muy precisas al girar- como detectores de ondas gravitacionales. Sin embargo, finalmente ha sido LIGO el que se ha llevado el gato al agua, aunque si Advanced Virgo hubiera estado funcionando el día de la detección probablemente también hubiera descubierto la señal. Además de la GW150914, durante el primer mes de operaciones AdvLIGO también detectó otra señal, LVT151012, mucho más débil. Todavía no está claro si se trata de una señal real o no. La gran pregunta es, ¿se trata GW150914 de una señal poco frecuente o es algo común en el Universo? Todavía no lo sabemos. El objetivo principal de LIGO y los demás detectores es precisamente medir la frecuencia de estos sucesos tan energéticos.

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Detector LIGO de Livingston (LIGO).

Además de fusiones de agujeros negros, LIGO y sus hermanos deberán ser capaces de detectar en el futuro colisiones de estrellas de neutrones o sistemas binarios formados por estas estrellas. Del mismo modo que la astronomía tradicional estudia todo el espectro electromagnético mediante multitud de instrumentos distintos, los interferómetros terrestres solo son capaces de observar un “color” de las ondas gravitacionales. Para observar otras longitudes de onda necesitamos detectores distintos. El interferómetro espacial europeo eLISA podrá detectar en el futuro ondas gravitacionales de mayor longitud de onda -correspondientes, por ejemplo, a sistemas binarios de enanas blancas o fusiones de agujeros negros supermasivos-, mientras que la técnica PTA de la que hablamos más arriba podrá ser sensible a longitudes de onda aún mayores propias de las ondas gravitacionales primordiales o las emitidas por sistemas binarios supermasivos.

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Distintos detectores para distintas longitudes de onda de ondas gravitacionales (LIGO).

Han sido muchos años de espera, muchos más de lo previsto, pero al fin, justamente un siglo después de que Einstein predijese su existencia, ahora podemos decir que son reales. Hoy ha nacido la astronomía de ondas gravitacionales.

PD 1: el sonido de las ondas gravitacionales

Si “traducimos” la señal GW150914 a ondas de sonido detectables por el oído humano podemos obtener un inquietante a la par que fascinante efecto:

Ahora bien, las ondas gravitacionales no son ondas de sonido. Esto puede parecer una obviedad, pero lo recalco porque en un par de medios han llevado la analogía un pelín demasiado lejos (el sonido es una onda de presión que se desplaza por el aire, mientras que las ondas gravitacionales son una distorsión del propio tejido del espaciotiempo). También se pueden transformar en sonido las emisiones de radio procedentes de púlsares, por ejemplo, o, si me apuran, cualquier tipo de señal electromagnética, pero eso no las convierte en sonido. Y, por cierto, la señal tampoco se llama chirp. Chirp significa en inglés “gorjeo” o “pío” y es el adjetivo que se le ha dado a esta señal por su curiosa traducción sonora.

PD 2: ¿ondas gravitatorias u ondas gravitacionales?

Originalmente escribí esta entrada usando el adjetivo gravitatorio en vez de gravitacional, este último usado por el 99% de medios. La razón es simple. Siempre he pensado que “gravitacional” es un calco del inglés gravitational y, además, no me gusta. Pero, como bien apunta el maestro César Tomé, hoy en día se ha normalizado en castellano el uso del término “onda gravitatoria” para referirse a las gravity waves de la física de fluidos. No estoy de acuerdo con esta traducción -prefiero “ondas de gravedad”-, ¿pero quién soy yo para llevar la contraria? Además, si he pasado por el aro a la hora de escribir “jupíteres calientes” en vez de “júpiteres calientes” -lo odio-, puedo superar esto. Hay que adaptarse.

Fuente: Eureka

La Primera Persona en el Mundo en ser Reconocida como Cyborg

El primer ‘cyborg’ del mundo

Concierto a Color

(CNN) — Neil Harbisson es el primer cyborg (organismo cibernético) reconocido legalmente en el mundo. Tiene una antena implantada en el cráneo que le da acceso a algo con lo que no había nacido: la capacidad de ver a colores.

En un mundo donde la tecnología está abrumando nuestro enfoque mental y nuestras vidas sociales, Harbisson, de 32 años, tiene una relación más estrecha con la tecnología que incluso el más ávido usuario de un teléfono inteligente.

Harbisson creció en un pueblo costero de Cataluña, España y cuando era niño, fue diagnosticado con acromatopsia, una condición que no permite ver a colores.

En 2004, decidió encontrar una forma de salir de su mundo en blanco y negro, al desarrollar una tecnología que le permitiera tener una experiencia sensorial como ningún otro humano hubiera experimentado jamás.

La idea surgió mientras estudiaba composición de música experimentalen el Dartington College of Arts en Devon, Inglaterra. Para su proyecto final, Harbisson y el experto en computación Adam Montandon desarrollaron la primera personificación de lo que ellos llamaron eleyeborg. El aparato era una antena sujetada a un ordenador de cinco kilogramos y un par de auriculares. La cámara web en el extremo de la antena convertía cada color en 360 ondas de sonido diferentes que Harbisson podía escuchar por los audífonos.

Aunque parezca una forma de sinestesia inducida (una condición neurológica que causa que las personas vean o incluso saboreen los colores) la nueva condición de Harbisson es diferente, y merece un nombre completamente nuevo: sonocromatopsia, un sentido extra que conecta a los colores con el sonido.

A diferencia de la sinestesia, que puede variar enormemente de persona a persona, la sonocromatopsia hace que cada color corresponda a un sonido específico.

Le tomó alrededor de cinco semanas acostumbrarse a las jaquecas ocasionadas por los sonidos de cada color nuevo, y alrededor de cinco meses poder descifrar cada frecuencia como un color particular que ahora podía percibir como un sonido.

En los años posteriores a cuando empezó a usar el eyeborg, Harbisson pasó de no distinguir ningún color en absoluto a la capacidad de descifrar colores como rojo, verde y azul.

Incluso podía detectar colores como el infrarrojo y el ultravioleta, que están fuera del espectro de colores que alcanza a percibir el ojo humano.

Desde entonces, ir al supermercado se convirtió en algo parecido a una visita a un club nocturno. La ropa que elegía a diario comenzó a reflejar la escala de tonos musicales que coincidía con su estado emocional, de la misma forma en que algunas personas combinan sus pantalones con el resto de su atuendo.

Cuando estaba de buen humor, Harbisson se vestía en un acorde do mayor, colores cuya frecuencia de sonido corresponden al rosa, amarillo y azul; si se sentía triste, se vestía en colores turquesa, morado y naranja, que corresponden a re menor. También cambió el concepto que tenía sobre las razas: se dio cuenta de que el color de piel, para él, en realidad no era blanco y negro.

“Yo creía que la gente negra era negra, pero no es así. Ellos son de un tono de piel naranja muy oscuro y las personas que dicen ser blancas son de un naranja bastante claro”, explica Harbisson.

El siguiente paso fue lograr que la antena se viera menos voluminosa. Comenzó por reducir el peso de la computadora a un kilo y a sujetarla bajo su ropa. Después, el software fue reducido a un chip instalado bajo su piel. Y en diciembre del año pasado, a Harbisson le implantaron la antena directamente en su cráneo.

Encontrar a un doctor que hiciera este procedimiento no fue fácil. Le presentó su caso a cirujanos plásticos, y después a una docena de médicos. Todos lo rechazaron. Finalmente encontró a uno que estuvo dispuesto a hacerlo siempre y cuando su identidad se mantuviera en secreto. Pasaron meses antes de que la antena y el hueso se fusionaran, pero Harbisson dice que logró exactamente lo que deseaba.

“No siento ningún peso, ni presión”, dice, tomando el delgado cuello de la antena. “Solo parece como si tocara una parte de mi cuerpo. Parece ser una nueva parte de mi cuerpo, como una nariz o un dedo”.

El cyborgismo, un movimento del cual Harbisson es uno de los pioneros más destacados, es una tendencia que crece lentamente. El desarrollo de Google Glass ha atraído más atención al concepto de utilizar la tecnología portátil durante largos períodos de tiempo.

Los implantes magnéticos que permiten que uno sienta la atracción de campos magnéticos, como microondas o transformadores conectados a un suministro de energía, se han vuelto un equipo popular para los autodenominados “hackers biológicos”.

Y más recientemente, un cinematógrafo canadiense desarrolló e implantó su propio tipo de eyeborg: un ojo protésico incrustado con una cámara de vídeo.

Pero Harbisson dice que él tiene la distinción de ser el primer cyborglegalmente reconocido por un gobierno: la fotografía de su pasaporte británico lo muestra con su dispositivo, lo que efectivamente lo aprueba como parte de su cara.

Él cree que el movimiento necesita más impulso: “Pensaba que luego de unos pocos años esto sería realmente popular, que mucha gente empezaría a extender sus sentidos, pero todavía no es así”.

Esto lo atribuye a la presión social, señalando que una organización en contra de los cyborgs llamada Stop Cyborgs, cuyo blanco específico son aquellos que usan tecnología portátil como Google Glass o Narrative Clip, una cámara automática portátil que captura tu vida en video.

“La gente le tiene miedo a lo desconocido. Suelen exagerar o ser muy negativos sobre las posibles consecuencias de lo que es nuevo para ellos”.

Para Harbisson, acostumbrarse físicamente a la tecnología fue la parte sencilla. Obtener la aceptación de los demás ha sido el verdadero desafío. Frecuentemente compara los obstáculos a los que se enfrenta cada día con los que experimentaron los transexuales y travestis hace medio siglo.

En un esfuerzo por abordar algunos de estos problemas, Harbisson fundó, junto a su amigo de la infancia, Moon Ribas, la fundación Cyborg en 2010. Afirma que no está haciendo nada antinatural: “Oír mediante conducción es algo que los delfines hacen, una antena es algo que muchos insectos tienen, y saber dónde está el norte es algo que los tiburones también pueden detectar. Estos sentidos son muy naturales; todos existen ya, pero ahora podemos aplicarlos a los humanos”.

Una de las maneras en las que la fundación está tratando de mostrarle a la gente qué se siente ser un cyborg es mediante la aplicación Eyegorg para Android, que traduce los colores a las frecuencias de sonido que Harbisson escucha.

Él considera que la aplicación es el primer paso para presentarle a las personas la experiencia cyborg: “Todos tenemos un teléfono móvil y constantemente usamos la tecnología, de modo que esto se ha convertido en algo normal. También llegará a ser normal tener tecnología dentro de nuestros cuerpos o hacer que nos la implanten. Creo que solo tenemos que darle algo de tiempo.

Fuente: CNN México

El misterioso fenómeno de la acción fantasmal a distancia

La teoría de la “Horripilante acción fantasmal a distancia” de Einstein

La equivocación de Einstein: Demuestran que la ‘acción fantasmal a distancia’ es real

Pese a las dudas de Albert Einstein, el padre de la física moderna, existe la llamada ‘acción fantasmal a distancia’. Científicos del Instituto Nacional de Normas y Tecnología de EE.UU. (NIST, por sus siglas en inglés) llevaron a cabo un experimento que lo demostró.

Einstein utilizó el término ‘acción fantasmal a distancia’ para referirse a la mecánica cuántica, que describe el extraño comportamiento de las partículas más pequeñas de la materia y la luz. Particularmente tenía en cuenta el entrelazamiento, la idea de que los pares de partículas subatómicas pueden conectarse de forma invisible de una manera que trasciende el tiempo y el espacio. El eminente físico dudó de que fuera posible.

Sin embargo, experimentos de los investigadores del NIST demostraron que el fenómeno existe. Para eso, los científicos crearon fotones y los enviaron a dos lugares diferentes. Luego midieron los fotones y los resultados revelaron que esas partículas ligeras no solo se correlacionaban, sino que también eliminaban todas las demás opciones, para dejar claro que estas correlaciones no pueden ser causadas en el universo “realista” localmente controlado en el que Einstein pensaba que vivíamos.

“No se puede probar la mecánica cuántica, pero el realismo local, o acción local oculto, es incompatible con nuestro experimento. Nuestros resultados están de acuerdo con lo que la mecánica cuántica predice acerca de las acciones espeluznantes compartidas por partículas entrelazadas”, explica uno de los investigadores del NIST, Krister Shalm, en el artículo sobre el experimento.

Fuente: RT SEPA MÁS

Físicos de la Universidad de Washington y de la Universidad de Stony Brook de Nueva York, creen que el fenómeno del entrelazamiento cuántico o como Albert Einstein solía llamarle “acción fantasmal a distancia”, podría estar intrínsecamente asociado a los agujeros de gusano.

Los agujeros de gusano o como formalmente se les conoce “puentes Einstein-Rosen”, son una predicción de la teoría de la relatividad, vienen a ser una especie de pliegue espacio-temporal que en muchas novelas de ciencia ficción son usados para recorrer grandes distancias más rápido que si se viajara a la velocidad de la luz.

La acción fantasmal a distancia o entrelazamiento cuántico, ocurre cuando un par o grupo de partículas se entrelazan de tal forma que el comportamiento de una, determina el comportamiento de la otra, por ejemplo, si en un par de partículas entrelazadas una cambia, lo otra también lo hace de forma simultánea y sin importar que la distancia a la que se encuentren sea de unos pocos metros ¡o de varias galaxias!.

La ciencia ha demostrado que el entrelazamiento cuántico es real, y actualmente se estudia para el desarrollo de computadoras cuánticas y en la elaboración de una especie de encriptamiento cuántico que permitiría una seguridad prácticamente inviolable en las transferencias de datos.

Recientemente, los físicos teóricos Juan Martín Maldacena del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton y Leonard Susskind de la Universidad de Stanford, sostenían que los agujeros negros estaban relacionados con el fenómeno de entrelazamiento. Específicamente, que los agujeros de gusano están formados por un par de agujeros negros entrelazados, pero no sólo eso, sino que el fenómeno de entrelazamiento en general está relacionado con los agujeros de gusano, por lo que las partículas entrelazadas, como podrían ser dos electrones, posiblemente estén conectados por agujeros de gusano extremadamente pequeños.

Los agujeros negros se forman cuando una estrella de gran masa, llega al final de sus días convirtiéndose en una gigante roja que colapsa sobre si misma debido a la gran cantidad de fuerza gravitatoria que posee, creando una masa concentrada en un pequeño volumen, una enana blanca, si el proceso de auto-atracción gravitatoria continúa, la enana blanca termina convirtiéndose en un agujero negro, cuyo tamaño puede variar desde el  de un átomo hasta varias veces la masa del Sol. Se llaman agujeros negros porque el campo gravitatorio que poseen es tan descomunal que ni la luz puede escapar a el.

El entrelazamiento de los agujeros negros puede ocurrir de varias formas, por ejemplo, al formarse simultáneamente dos agujeros negros, éstos resultarían automáticamente entrelazados. Otra forma sería que la radiación emitida por un agujero negro sea capturada y luego colapsada en el interior de otro agujero negro, lo que daría como resultado que el agujero negro que capturó esa energía quedara entrelazado con el que suplió la energía.

El trabajo de investigación realizado por Andreas Karch profesor de física de la Universidad de Washington y Kristian Jensen de la Universidad de Stanford, y que fue publicado en la revista Physical Review Letters en el mes de noviembre, resulta interesante porque aporta una herramienta que los científicos podrán usar para desarrollar el anhelado deseo de la física de encontrar una teoría unificadora, es decir que explique todo lo que sucede en el universo, ya que actualmente para ello contamos con dos teorías incompatibles entre sí, la mecánica cuántica que sirve para explicar lo que sucede a escalas ultra diminutas y la teoría de la relatividad, que funciona únicamente para comprender los fenómenos que ocurren a mayor escala.

Fuente: Criptogramas

Pensamiento Creativo y Pensamiento Paradójico

EL QUEHACER DE LA CREATIVIDAD.

La próxima vez que alguien te acuse de tomar una decisión irracional, simplemente explícale que obedeces las leyes de la física cuántica.

En la psicología se está formándose una nueva tendencia que utiliza la física cuántica para explicar el pensamiento paradójico que algunas veces ocurre en los seres humanos, y que también puede ayudar a que los investigadores resuelvan ciertas contradicciones en los resultados de los estudios psicológicos anteriores.

Según la investigadora Zheng Joyce Wang y otros que tratan de modelar matemáticamente nuestros procesos de toma de decisiones, las ecuaciones y los axiomas que más se acercan a la conducta humana pueden ser los que tienen su origen en la física cuántica.

Cuando surge algo que no es consistente con las teorías clásicas, a menudo se le tilda de “irracional”; sin embargo, desde la perspectiva de la cognición cuántica, algunos resultados no resultan ser irracionales: son consistentes con la teoría cuántica y con la forma en la que las personas realmente se comportan.

En dos nuevos estudios, Wang y sus colegas explican su nuevo enfoque teórico de la psicología.

Sus trabajos sugieren que pensar de una manera cuántica, que esencialmente consiste en no seguir un enfoque convencional basado en la teoría clásica de la probabilidad, permite que los seres humanos tomen decisiones importantes en un contexto de incertidumbre, y les permite confrontar preguntas complejas, a pesar de sus recursos mentales limitados.

Cuando los investigadores intentan estudiar el comportamiento humano utilizando sólo modelos matemáticos clásicos de racionalidad, algunos aspectos de la conducta humana resultan inconsistentes. Desde el punto de vista clásico, esos comportamientos parecen irracionales, explica Wang.

Por ejemplo, los científicos han sabido desde hace tiempo que el orden en el que se formulan las preguntas en una encuesta puede cambiar las respuestas, por ello, las encuestadoras normalmente cambian el orden de las preguntas con la esperanza de anular este efecto. Pero Wang y sus colaboradores han demostrado que el efecto se puede predecir y explicar por un aspecto cuántico del comportamiento de las personas.

Solemos pensar que la física cuántica describe el comportamiento de las partículas subatómicas, pero no el comportamiento de las personas. Sin embargo, dice Wang, la idea de que la física cuántica describe el comportamiento humano no es tan descabellada. Wang y sus colaboradores no se centran en los aspectos físicos del cerebro, sino más bien en la manera en la que los principios matemáticos abstractos de la teoría cuántica pueden arrojar luz sobre la cognición humana y el comportamiento.

La física cuántica se ocupa de la ambigüedad en el mundo físico. Debido a su incertidumbre intrínseca, el estado de una partícula particular, la energía que contiene y su ubicación se calculan únicamente en términos de probabilidades.

La cognición cuántica es lo que ocurre cuando los seres humanos tienen que lidiar mentalmente con la ambigüedad. A veces no estamos seguros de cómo nos sentimos, o sentimos incertidumbre sobre qué opción elegir, o tenemos que tomar decisiones basadas en información limitada.

En el célebre experimento mental de Schrödinger, en el que a un gato se le coloca en una caja junto con un matraz que contiene un veneno y una fuente radiactiva, después de un tiempo el gato está simultáneamente vivo y muerto, ya que su estado depende de que si un contador Geiger detecta la radiación y el frasco se rompe, liberando el veneno que mata al gato. En ese sentido, el gato tiene un potencial de estar vivo o muerto al mismo tiempo. El efecto se llama superposición cuántica. Cuando abrimos la caja, ambas posibilidades ya no se superponen, y el gato debe estar vivo o muerto.

Con la cognición cuántica, es como si cada decisión que tomamos es nuestro propio y único gato de Schrödinger, ejemplifica la investigadora.

A medida que reflexionamos sobre nuestras opciones, las imaginamos en nuestra mente. Durante un tiempo, todas las opciones coexisten con diferentes grados de potencial: esa es la superposición. Luego, cuando nos concentramos en nuestra opción preferida, las otras opciones dejan de existir para nosotros.

Con el enfoque clásico de la psicología, las decisiones podrían no tener sentido, y los investigadores tienen que construir nuevos axiomas matemáticos para explicar el comportamiento en ese caso particular. El resultado es que hay muchos modelos psicológicos clásicos, algunos de los cuales están en conflicto, y ninguno de los cuales se aplica a todas las situaciones.

Con el enfoque cuántico, Wang y sus colegas argumentan que muchos aspectos diferentes y complejos del comportamiento se puede explicar con el mismo conjunto limitado de axiomas.

Fuente: Ciencia al Día

 

Después de la singularidad, ¿qué? 7 futuros hipotéticos entre la humanidad y la inteligencia artificial

¿LA CIVILIZACIÓN HUMANA TIENE FUTURO ANTE UNA ENTIDAD QUE FÁCILMENTE PODRÍA SOBREPASARNOS INTELECTUAL Y TECNOLÓGICAMENTE? ¿NUESTRA ESPECIE SERÁ VÍCTIMA DE SU PROPIA INVENCIÓN?

Ray Kurzweil El Futuro y la Singularidad Tecnológica

El ser humano es una especie sorprendente por la capacidad de ir más allá de sus propios recursos. Ese fue el recurso que aseguró la supervivencia del género y aun ahora nos mantiene en este planeta. El desarrollo intelectual de nuestra especie permitió que comprendiésemos los procesos del mundo para, poco a poco, utilizarlos a nuestro favor. En cierta forma eso es la tecnología: la manipulación del medio para asegurar nuestra supervivencia.

Esa, sin embargo, es una definición elemental. Con el tiempo nuestra tecnología llegó a un punto en el que parece encaminada a desprenderse del ser humano, a existir autónomamente e incluso continuar su existencia por medio de mejoras que puede implementar por sí misma.Grosso modo, esas son las cualidades de la inteligencia artificial, la cual podría alcanzar un grado de perfeccionamiento que en el dominio especializado se conoce como singularidad.

Recientemente, George Dvorsky elaboró en el sitio io9 una lista con escenarios hipotéticos, aunque inesperados, que podrían ocurrir una vez que la tecnología cobre conciencia de sí misma y tome decisiones al margen de los intereses de nuestra especie.

Después de todo, si la inteligencia artificial está hecha a nuestra imagen y semejanza, no sería extraño que hiciera lo que nosotros ya hacemos con otros seres vivos de este planeta.

¿Una humanidad interconectada por el placer?

Supongamos que un dispositivo de Superinteligencia Artificial que se mejora a sí mismo (SAI, por sus siglas en inglés) llega a la conclusión de que el propósito último de la existencia es el placer. De entrada no sería un razonamiento extraño, pues ya el ser humano en algún momento de su historia pensó algo parecido (el caso más célebre es el del filósofo griego Epicuro). Supongamos entonces que dicho dispositivo concluye no sólo que ese es el propósito de su existencia, sino también de la humanidad. En un escenario de tecnología extrema en el que pudiéramos recibir estimulación transcraneal, ¿podría una entidad robótica mantener conectada a toda la población en una fantasía de placer artificial continuo?

La huida

Otra conclusión factible: después de analizar posibilidades y escenarios hipotéticos, la entidad dotada con SAI concluye que la mejor alternativa es abandonar al ser humano y este planeta: “Hasta luego, y gracias por el pescado”.

La distopía del control único

Una entidad superinteligente, construida en el marco de los límites del razonamiento humano, podría llegar a la conclusión de que para cumplir con su razón de ser antes tiene que asegurar su supervivencia. ¿De qué manera? Eliminando cualquier situación o entidad que le represente una amenaza, lo cual implicaría vigilar, controlar y, en fin, convertirse en el punto focal de un régimen totalitario en donde todo sucedería bajo su mirada.

El hombre vs las máquinas y la regresión civilizatoria resultante

En varias fantasías de ciencia ficción la convivencia entre el hombre y la inteligencia artificial pronto deviene dependencia y, a partir de ahí, sometimiento: al ceder tantos aspectos de su vida y sus acciones cotidianas, la humanidad termina esclavizada por su propia invención. ¿Y no es este el antecedente de la rebeldía que, por otro lado, también ha caracterizado a nuestra especie? El resultado sin embargo sería que, si la humanidad resultara triunfante en esta lucha, tal vez tendría que comenzar a reconstruir su historia desde una etapa parcialmente primitiva.

Encuentros cercanos

Si la humanidad fuera capaz de desarrollar una entidad de Superinteligencia Artificial, es posible que ello implicaría también la consecución de la tecnología necesaria para entrar en contacto con civilizaciones extraterrestres. Quizá la singularidad es el punto indicado para demostrar el avance de nuestra especie, el logro necesario para que otras civilizaciones presten atención a lo que sucede en la Tierra.

Si es el caso, ¿esas civilizaciones permitirían que continuásemos con nuestro propio desarrollo?

¿Despertar del sueño?

 

La posibilidad de que vivamos en una simulación hecha por computadora podría tener en la singularidad su punto ciego. Tal vez esto que vivimos es la fantasía virtual de una civilización humana mucho más avanzada de lo que somos capaces de imaginar; quizá somos parte de un experimento que busca conocer el efecto de múltiples variables. Si este fuera el caso, tal vez conseguir la singularidad en IA equivaldría a alcanzar el límite de un sistema después del cual no habría nada.

El hack último

¿Una SAI podría descifrar los misterios del cosmos? ¿Podría encontrar la manera de detener la entropía? ¿Podría generar una especie de universo artificial alterno conectado con el que conocemos por medio de un agujero de gusano? Si su propósito es asegurar su supervivencia, ¿no llegaría hasta lo último para conseguirlo?

Fuente: pijamasurf