Premio Nobel a la educación

Así exponía Richard Feynman durante una de sus famosas Lectures lo que consideraba la clave del del método científico. Y probablemente, el descubrimiento del positrón sea uno de las mejores historias que ejemplifican las palabras de Feynman.
Una hipótesis: el electrón con energía negativa.
Un tipo inteligente: Dirac.
Una teoría elegante: una que combinaba la mecánica cuántica con la relatividad especial e introducía el concepto de spin.

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Premio Nobel a la educación

Francis en LFDLC: La naturaleza cuántica del espaciotiempo (programa 250)

Ya puedes escuchar el podcast iVoox del Programa 250 de La Fábrica de la Ciencia (Amb G de Gavà), “Naturaleza cuántica del espacio-tiempo y ondas gravitacionales y agujeros negros, con F. Villatoro. Prog. 250. LFDLC”, en el que Jorge Onsulve Orellana, @jonsulve, me ha entrevistado sobre dos recientes charlas que he impartido en Sevilla y en Madrid. ¡Qué disfrutes del podcast!

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 Francis en LFDLC: La naturaleza cuántica del espaciotiempo (programa 250)

10 fotones entrelazados entre sí

La computación cuántica requiere que muchos qubits (bits cuánticos) estén entrelazados entre sí. El entrelazamiento se produce si dos partículas interaccionan en algún momento, ya que desde entonces las propiedades de esas dos partículas permanecen conectadas para cualquier tiempo posterior.

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 10 fotones entrelazados entre sí

Nuevo récord en fotones comprimidos (squeezed)

Para un fotón el principio de indeterminación de Heisenberg relaciona su amplitud y su fase, ΔA Δψ ≤ ℏ/2. Usando fotones comprimidos (squeezed) se puede decrecer el error en fase Δψ a costa de incrementarlo en amplitud ΔA. Un equipo de la Universidad de Hanover, Alemania, ha logrado un nuevo récord en la compresión de fotones en fase, en concreto, una reducción en un factor de 32, es decir, 15 dB (decibelios), para fotones de 1064 nm. Esta longitud de onda es la que se usa en los observatorios de ondas gravitacionales por interferometría láser, como LIGO, Virgo y GEO. De hecho, estos detectores son la aplicación más importante de los fotones comprimidos. Por supuesto, también tiene otras aplicaciones en metrología cuántica.

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 Nuevo récord en fotones comprimidos (squeezed)

Belle confirma la anomalía P5′ observada por LHCb

En el año 2015 el detector LHCb del LHC observó una anomalía a 3,4 sigmas en ciertas desintegraciones raras de mesones B neutros. El detector japonés Belle ha confirmado dicha anomalía a 2,1 sigmas, en completo acuerdo con LHCb. En concreto, se trata de una desviación respecto a las predicciones del modelo estándar para un parámetro llamada P5′; por cierto, no se observa ninguna desviación para los parámetros P4′, P6′ y P8′, para los que también hay una buena coincidencia entre Belle y LHCb.

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 Belle confirma la anomalía P5′ observada por LHCb

MINOS limita el tamaño de las dimensiones extra del espaciotiempo

El tamaño de las dimensiones extra gigantes del espaciotiempo se puede estimar de muchas formas. El detector de neutrinos MINOS del Fermilab restringe su tamaño a menos de 0,45 μm al 90% C.L. al descartar la existencia de neutrinos estériles. Para ello se interpretan estos hipotéticos neutrinos como estados de Kaluza–Klein asociados a las dimensiones extra del espaciotiempo.

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 MINOS limita el tamaño de las dimensiones extra del espaciotiempo

La solución más sencilla al misterio del radio del protón

Aceptar que no hay ningún misterio. Más sencillo, imposible. Los átomos muónicos arrojan una valor de 0,84 fm (femtómetros) mucho más preciso que el valor de 0,88 fm según los átomos (electrónicos). Si aceptamos como correcto el valor de 0,84 fm para el radio de carga (R_E) del protón se pueden recalcular todos los niveles electrónicos del átomo de hidrógeno (algunos cambian más de 10 kHz respecto al valor CODATA 2014). Si con los nuevos niveles se rehacen las estimaciones espectroscópicas del radio del protón en el hidrógeno (electrónico) se obtiene un valor entre 0,84 y 0,89 fm (según la técnica de interpolación usada, como muestra esta figura). Un valor compatible con las medidas en el hidrógeno muónico. Con lo que el problema del radio del protón desaparece.

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 La solución más sencilla al misterio del radio del protón

La descuantización de la carga permite observar los instantones de Korshunov

La carga eléctrica de los átomos está cuantizada en unidades de la carga del electrón. En 1909 lo demostró Robert Millikan con su famoso experimento de la gota de aceite. La física cuántica predice que la cuantización de carga se puede destruir mediante fluctuaciones cuánticas (descuantización). Lo demuestra un experimento con un nanodispositivo que controla estas fluctuaciones y observa en detalle cómo se produce la descuantización de la carga almacenada. Se puede interpretar el resultado como la primera observación de los instantones de Korshunov.

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 La descuantización de la carga permite observar los instantones de Korshunov

La masa del quark top según el Tevatrón

La medida experimental más precisa de la masa del quark top es la obtenida por el Tevatrón del Fermilab, combinando los resultados de sus dos grandes detectores, CDF y DZero. El valor obtenido es 174,30 ± 0,65 GeV/c², que está dominado por los errores sistemáticos. Con un error relativo de solo el 0,37% todavía sigue siendo mejor que la obtenida en el LHC del CERN, combinando sus dos grandes detectores, ATLAS y CMS. Pero no lo será por mucho tiempo, ya que a finales de este año el LHC debería ser capaz de superar al Tevatrón.

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 La masa del quark top según el Tevatrón

La física cuántica sigue siendo rara a larga distancia

En nuestro día a día hay afirmaciones que parecen de Perogrullo. Por ejemplo, un objeto que yo pueda a ver a simple vista, y que pueda estar en dos o más estados, en un momento dado estará en uno de esos estados en concreto. Esto es, no puede estar en dos estados a la vez: o está arriba o está abajo, o es azul o es rojo, está encendido o apagado. Se entiende la idea.

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 La física cuántica sigue siendo rara a larga distancia

El principio de equivalencia débil para el positrón

El principio de equivalencia débil en la teoría de Newton afirma que la masa inercial es idéntica a la masa gravitacional. Dicho principio está en la base de la teoría de la relatividad general de Einstein. Se publica su confirmación hasta el 0,13% para los positrones (las antipartículas de los electrones) gracias a su radiación sincrotrón en el colisionador LEP (Large Electron-Positron collider). (LEP). El resultado no es tan bueno como los que usan grandes masas (wikipedia), pero usa una única antipartícula fundamental y mejora el resultado previo que era del 4%.

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 El principio de equivalencia débil para el positrón

Más allá de los fermiones de Weyl y Dirac

Un equipo internacional de investigadores de la Universidad de Princeton, el Donostia International Physics Center (DIPC) y el Instituto Max Planck de Química Física de Sólidos, predice la existencia de nuevos tipos de partículas cuánticas con propiedades exóticas.

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 Más allá de los fermiones de Weyl y Dirac

Nuevo récord en la violación de la desigualdad de Bell gracias a los neutrinos

La diferencia entre correlaciones clásicas y cuánticas viene dada por la violación de la desigualdad de Bell (o sus análogos). A grandes distancias es muy difícil estudiarla (se ha propuesto el uso de satélites para evitar la curvatura de la Tierra). Podemos usar la oscilación de los neutrinos gracias a la desigualdad de Leggett–Garg (análoga a la de Bell). Usando el experimento MINOS se ha logrado mostrar a seis sigmas la violación de esta desigualdad en una distancia de 735 km. Todo un récord para una demostración de la violación de una desigualdad tipo Bell.

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 Nuevo récord en la violación de la desigualdad de Bell gracias a los neutrinos

La energía oscura, los neutrinos y el Tour de Francia

La energía oscura es el gran misterio de la física del siglo XXI. La densidad de energía oscura coincide con la (probable) masa de los neutrinos. ¿Casualidad o causalidad? La física italiana Licia Verde (ICREA, Univ. Barcelona) y varios colegas proponen que la masa de los neutrinos depende del campo escalar responsable de la energía oscura. La masa de los neutrinos crece hasta que adquieren su masa actual justo en el momento en el que la energía oscura domina el universo. Sugerente, aunque quizás muy exótico.

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 La energía oscura, los neutrinos y el Tour de Francia

Un electrómetro ultrasensible gracias a un estado tipo gato de Schrödinger

Un electrómetro mide campos eléctricos. El objetivo de la metrología cuántica es superar los límites de la clásica. Se usa el efecto Stark, el desdoblamiento de las líneas espectrales de los átomos en presencia de un campo eléctrico. La sensibilidad de un electrómetro depende del momento angular de los átomos que se usen (hasta ahora se había logrado usar J≈5). El nuevo récord de sensibilidad se ha logrado con J≈25 en un solo átomo de Rydberg puesto en un estado tipo gato de Schrödinger: 1,2 mV/cm para un interacción de 100 ns, es decir, 30 μV/cm/√Hz con una tasa de repetición de 3 kHz. Un electrómetro tan sensible tiene múltiples aplicaciones prácticas potenciales.

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 Un electrómetro ultrasensible gracias a un estado tipo gato de Schrödinger

Posible origen del neutrino Big Bird (Paco Pico o Caponata) de IceCube

El agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia PKS B1424-418 es la fuente más probable del neutrino Big Bird (Paco Pico o Caponata) observado por IceCube. Este neutrino ultraenergético fue observado el 04 de diciembre de 2012 y superó 2 PeV. El análisis de los datos históricos del telescopio espacial de rayos gamma Fermi LAT de la NASA permite identificar su fuente más probable. Por supuesto, no se puede asegurar al 100% que lo sea. Aún así, se publica en la revista Nature Physics.

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  Posible origen del neutrino Big Bird (Paco Pico o Caponata) de IceCube

Nuevo estado cuántico de la molécula de agua en un nanocanal de berilo

La molécula de agua está formada por un átomo de oxígeno y dos protones (hidrógeno). Una molécula de agua tiene un diámetro de unos 3 Å. Confinada en un nanocanal de 5 Å de diámetro muestra un nuevo estado cuántico. La molécula de agua (sus dos protones) puede estar en seis orientaciones diferentes dentro del nanocanal. Por efecto túnel cuántico puede alcanzar un estado de superposición de dichos seis estados. Este estado cuántico con simetría séxtuple ha sido predicho por simulaciones por ordenador y confirmado de forma experimental midiendo el espectro de la molécula de agua en el nanocanal por dispersión inelástica de neutrones.

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 Nuevo estado cuántico de la molécula de agua en un nanocanal de berilo

¿Podemos comunicarnos más rápido que la luz usando el entrelazamiento cuántico?

Hoy toca hablar de uno de esos fenómenos que parecen desafiar toda lógica y que hacen que mi bandeja de entrada (jordipereyra@cienciadesofa.com) termine llena de preguntas imaginativas. No me estoy quejando, me parece estupendo.
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno que permite a una partícula influenciar el estado de otra de manera instantánea, por muy grande que sea la distancia que las separa. Las partículas entrelazadas podrían encontrarse en extremos opuestos del universo observable y el efecto de una sobre otra seguiría siendo instantáneo mientras la luz, propagándose a velocidad de caracol por el vacío a casi 300.000 kilómetros por segundo, tardaría 92.000 millones de años en cubrir la misma distancia.

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¿Podemos comunicarnos más rápido que la luz usando el entrelazamiento cuántico?

La cuántica del protón y la superconductividad apestosa

Los resultados teóricos de una investigación internacional publicada por Nature, cuyo primer autor es el investigador de la UPV/EHU y del Donostia International Physics Center (DIPC) Ion Errea, sugieren que la naturaleza cuántica del protón (núcleos de hidrógeno) influye considerablemente en las propiedades estructurales de compuestos ricos en hidrógeno. Ese es, precisamente, el caso del superconductor sulfuro de hidrógeno: un compuesto hediondo —huele a huevo podrido—, que cuando se expone a presiones un millón de veces superiores a la presión atmosférica, se comporta como superconductor a la mayor temperatura jamás identificada. Ese nuevo avance en la comprensión de la física de la superconductividad de alta temperatura podría ayudar a avanzar en la búsqueda de superconductores de temperatura ambiente, que se podrían utilizar, por ejemplo, en trenes de levitación o en superordenadores de nueva generación.

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 La cuántica del protón y la superconductividad apestosa

LHCb descarta el tetraquark X(5568) observado por DZero

El 24 de febrero de 2016 se anunció que DZero (Tevatron, Fermilab) había observado a 5,1 sigmas una nueva partícula, el tetraquark X(5568), con una masa de 5567,8 ± 2,9 (stat) ± 1,9 (syst) MeV/c². Por desgracia, LHCb (LHC, CERN) no la ha observado en 3,0 /fb de colisiones. Por tanto, se descarta su existencia. Tras acumular más de 130 mil desintegraciones con patículas Bs debería haber una señal clara. El resultado ha sido hecho público en Moriond EW 2016 (todavía es preliminar, hasta la aparición del artículo correspondiente).

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 LHCb descarta el tetraquark X(5568) observado por DZero