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Preguntas y respuestas para entender (por fin) sobre el bosón de Higgs
1) ¿Qué es un bosón?
Los físicos clasifican las partículas del Universo en dos clases: bosones y fermiones. La partícula de Higgs tiene las propiedades que corresponden a los bosones, por eso se les llama así. En realidad, podría llamarse partícula de Higgs, pero todos lo conocen como bosón de Higgs.
2) ¿Qué hacen los bosones en la naturaleza?
Los bosones son las partículas que transmiten las fuerzas fundamentales del Universo. Las interacciones electromagnéticas (ondas de radio, rayos X, luz visible) se transmiten gracias a los fotones. Se cree que las fuerzas gravitatorias se transmiten por medio de un bosón llamado gravitón, que todavía no ha sido descubierto. Hay otros bosones que explican las fuerzas nuclear fuerte (gluones) y débil (bosones Z, W).
3) A mí me explicaron en el colegio que el átomo tenía protones, neutrones y electrones. ¿Dónde encaja el bosón de Higgs?
Durante el siglo XX, los físicos de partículas fueron más allá del modelo clásico del átomo (neutrones, protones, electrones) y descubrieron una gran cantidad de partículas subatómicas. El llamado Modelo Estándar intenta describir sus propiedades. Pero hay una pregunta que nunca se ha podido responder con claridad: ¿por qué las partículas tienen la masa que tienen? Peter Higgs postuló hace medio siglo que todo el Universo estaría inmerso en algo llamado campo de Higgs. Las partículas de Higgs (vale, los bosones de Higgs) serían los representantes de dicho campo, interactuando con las demás partículas y dotándolas de masa. Si el protón tiene más masa que el electrón, es porque interactúa con mayor fuerza con el campo de Higgs. De ahí la importancia de encontrar el bosón de Higgs y determinar sus propiedades. No se trata de una partícula más.
4) ¿Campo de Higgs? ¿Qué es eso?
Los físicos llaman campo a una región del espacio donde se manifiestan fuerzas. Hablamos de campo gravitatorio porque sentimos fuerzas debidas a la gravedad. Las fuerzas se transmiten por medio de bosones. El campo de Higgs está repleto de bosones de Higgs, que son los que actúan como mediadores entre el campo y el resto del Universo. Podemos imaginar que, si el agua de una piscina representa al campo de Higgs, los bosones de Higgs serían las moléculas que componen el agua.
5) ¿Cómo hace el bosón de Higgs para darle masa a las partículas?
Una partícula se moverá con mayor o menor facilidad según interactúe más o menos con los bosones de Higgs. Cuanto mayor será esa interacción, más difícil le resultará a una partícula atravesar el campo de Higgs y, por tanto, el efecto será que su masa será mayor. Para entenderlo, imaginemos que estamos en una gran sala con muchas personas, se está dando una fiesta y todos lo pasan bien. En un momento dado, Iniesta hace su entrada. Los asistentes a la fiesta le rodean, quieren hacerse una foto con él, le felicitan, le estrechan la mano, y todo eso hace que a Iniesta le cueste mucho llegar hasta la mesa con los canapés. A continuación, entra el típico pelmazo con el que nadie quiera hablar, al que llamaremos Mariano. Cuando lo ven entrar, la gente se aparta, hacen como que hablan unos con otros y le dan la espalda, nadie quiere “interactuar” con él, de forma que Mariano no encuentra impedimento para atravesar la sala. Así, las partículas de Higgs (las personas) que forman el campo (la sala) hacen que las partículas tipo Iniesta viajen lentamente, como si tuviesen una gran masa, mientras que las partículas del tipo Mariano atraviesan el espacio con facilidad, como si casi no tuviesen masa.
6) ¿Están seguros de que es el bosón de Higgs?
No del todo. Los científicos solamente pueden dar una probabilidad más o menos alta de éxito. Los bosones de Higgs se desintegran muy rápidamente, así que no pueden detectarse directamente. El procedimiento que se sigue en los grandes aceleradores de partículas como el LHC consiste en hacer chocar entre sí dos partículas, con la suficiente energía para que pueda formarse un bosón de Higgs. El bosón, a su vez, se desintegrará, y los productos de la desintegración son los que se detectan en los experimentos. Es algo así como destrozar dos relojes haciendo que choquen entre ellos, examinar los trozos que quedan, y a partir de ellos deducir cómo funciona un reloj. El reciente anuncio eleva la probabilidad de haber descubierto el bosón de Higgs al 99.99995% lo que en la comunidad científica se considera certeza. Además de ello, queda la tarea de identificarlo más allá de cualquier duda razonable. Puede tratarse del bosón de Higgs, de un bosón de Higgs (puede que haya varios) o de otro tipo de partículas. Siempre hay que estar abierto a otras posibilidades. Por el momento, todo apunta a que se trata realmente del bosón de Higgs, pero los científicos son cautos y estudiarán sus propiedades a fondo durante los próximos años.
7) ¿Por qué ha costado tanto encontrar el bosón de Higgs?
Fundamentalmente, por su masa. Un bosón de Higgs pesa más que un centenar de átomos de hidrógeno. El Universo creó el campo de Higgs durante la gigantesca explosión de energía que conocemos como Big Bang. Para poder reproducir esas condiciones, debemos usar partículas con una gran energía, y el modo de obtenerlas es mediante grandes aceleradores. El mayor de todos ellos es el LHC (Large Hadron Collider), un enorme acelerador perteneciente al CERN (Consejo Europeo de Investigación Nuclear), y han hecho falta décadas de preparación y un gran esfuerzo técnico y financiero.
8) ¿Para qué sirve gastar tanto dinero en una partícula? ¡Que estamos en crisis!
Descubrimientos como el del bosón de Higgs ayudarán a entender el funcionamiento del Universo. Buscar aplicaciones del bosón de Higgs en procesos industriales es ciencia-ficción en estos momentos, pero no olvidemos que la electrónica moderna está basada en fenómenos de mecánica cuántica y relatividad descubiertos a comienzos del siglo XX, y que entonces tampoco tenían aplicación práctica inmediata. Faraday, cuya ley de inducción nos permite ahora crear electricidad, dijo en 1850 al ministro de finanzas británico: “no sé qué aplicación tiene mi descubrimiento, pero sí sé una cosa, y es que un día usted cobrará impuestos por ello.”
No hace falta irse tan lejos en el futuro. El dinero invertido en el CERN no se limita a desaparecer sin más. Las empresas que participan en la construcción de las instalaciones del CERN desarrollan nuevas tecnologías y procesos de fabricación, que luego tienen aplicaciones industriales muy diversas. Los científicos y técnicos españoles reciben allí una preparación sin igual en el mundo. Ni siquiera los norteamericanos pueden igualarles en este punto, ya que EEUU renunció hace años a construir un acelerador como el LHC por motivos presupuestarios.
La propia Internet tal y como hoy la conocemos, con sus hipervínculos y sus páginas web, fue inventada en el CERN hace veinte años. Su propósito era tan sólo ayudar a los científicos del centro a gestionar los datos que generaban los experimentos, algo sin mayor trascendencia en ese momento. Dos décadas después, la economía de Internet genera anualmente una riqueza económica mayor que la que jamás se ha invertido en toda la historia del CERN. La nueva red de comunicaciones que se está creando actualmente para gestionar los datos de grandes proyectos científicos como el LHC se convertirá en la Internet 2 del mañana.
9) Por fin apareció el bosón de Higgs. ¿Significa eso que el LHC ya no sirve para nada?
¡En absoluto! El LHC apenas acaba de saltar al terreno de juego. Ni siquiera ha sido usado a potencia máxima todavía. Se trata de uno de los instrumentos científicos más grandes y complejos de la historia, y dará muchas más información en los años venideros. Hay todavía muchas preguntas fundamentales sin resolver. Por ejemplo, ¿cuál es la masa del neutrino? ¿Dónde esta el gravitón, que sirve para explicar la fuerza de la gravedad? En la actualidad el 95% del Universo está hecho de algo llamado “materia oscura,” que es la forma elegante de los científicos para decir “no sabemos de qué esta hecho esto.” ¿Cuál es la composición de esa misteriosa materia oscura? Experimentos como los del LHC pueden ayudar a darnos respuestas.
10) Pues al señor Higgs le estarán preparando ya el premio Nobel, ¿no?
Lo cierto es que no se sabe bien. En el descubrimiento del bosón de Higgs han participado miles de científicos durante décadas de duro trabajo. Resultaría muy complicado ponerlos a todos en un pedestal, y la academia Nobel no permite dar premios a un trabajo colectivo. Pero sí, en el caso de que se otorgue un premio Nobel por este descubrimiento, Peter Higgs estará de los primeros en la lista.
11) ¿Por qué llaman al bosón de Higgs “la partícula de Dios”?
El apelativo proviene de un libro de texto sobre física de partículas escrito en los años noventa, en el que se describía al bosón de Higgs como “la partícula puñetera” (the goddamn particle). El editor, por su cuenta y riesgo, decidió cambiarle el nombre a “la partícula de Dios” (the God particle). Es un nombre pegadizo, y define bien la importancia que tiene en cuanto que partícula creadora de masa. Pero tenga por seguro que la comunidad científica odia ese nombre con todas sus fuerzas. Ojalá los periodistas dejen de utilizarlo.
12) ¿Y si no hubieran encontrado el bosón de Higgs?
En ese caso, el Modelo Estándar tendría que ser modificado, o sustituido por otro. Puede que tengamos que hacerlo, si el LHC descubre nuevas partículas o fenómenos que los científicos no habían considerado. Por eso la ciencia tiene que observar y experimentar: no se encuentra si no se busca.
Fuente: Física de Película
Bajo licencia Creative Commons
Ordenador que puede sobrevivir al universo, un paso más cerca
La muerte térmica del universo no tiene por qué poner fin a la era de la computación. Un extraño dispositivo conocido como «cristal de tiempo», teóricamente, puede seguir trabajando como un equipo incluso después de que el universo se enfríe. Un nuevo proyecto para un «cristal de tiempo», hace que su construcción esté un paso más cerca.
Cristales normales son objetos tridimensionales cuyos átomos están dispuestos en patrones regulares y repetitivos -al igual que la sal de mesa. Adoptan esta estructura, ya que utilizan la menor cantidad de energía posible para mantenerse.
A principios de este año, Frank Wilczek, físico teórico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE.UU.), especuló que una estructura similar que se podría repetir con regularidad en la cuarta dimensión – el tiempo.
Para traducir la simetría espacial de un cristal regular en la cuarta dimensión, los átomos en un «cristal de tiempo» tendrían que rotar constantemente y volver a su ubicación original. Fundamentalmente, sino que también tendría que estar en su estado más bajo de energía posible cuando lo hagan, lo que significa que, naturalmente, seguiría girando incluso después de que el universo haya sucumbido a la entropía y se enfríe a una temperatura uniforme – un estado conocido como muerte térmica.
Anillo superconductor
Este tipo de comportamiento normalmente viola las leyes de la termodinámica, pero la rotación continua se permite en el caso de los electrones en un superconductor, que fluya sin resistencia. Wilczek originalmente sugirió que un anillo superconductor podría servir como un cristal de tiempo si se pudiera hacer que los electrones fluyan por separado en lugar de en una corriente continua, asegurando un patrón de repetición. Pero no podían encontrar la manera de hacerlo en la práctica.
Ahora Tongcang Li de la Universidad de California, Berkeley (EE.UU.) , y sus colegas de la Universidad de Michigan en Ann Arbor y la Universidad de Tsinghua en Pekín (R. P. China), tiene una propuesta alternativa que puede ser posible de construir.
Lo primero que necesita es una trampa de iones, un dispositivo que mantiene las partículas cargadas en su lugar utilizando un campo eléctrico. Esto provoca que los iones formen un cristal en forma de anillo, como iones atrapados que a temperaturas extremadamente bajas se repelen. A continuación, se aplica un débil campo magnético estático, lo que provoca que los iones giren.
La mecánica cuántica significa que la energía de rotación de los iones debe ser mayor que cero, incluso cuando el anillo se enfría a su estado de energía más bajo. En este estado, los campos eléctricos y magnéticos ya no son necesarios para mantener la forma del cristal y el giro de sus iones constituyentes. El resultado es un «cristal de tiempo» – o incluso un cristal de espacio-tiempo, porque se repite el anillo de iones en el espacio y el tiempo.
Diseño agradable
«Estoy muy contento con él», dice Wilczek. «Han llegado realmente a algo que se parece a un diseño experimental de realización.»
La construcción del cristal será difícil ya que requiere temperaturas cercanas al cero absoluto. «El principal reto será que se enfríe un anillo de iones a su estado fundamental», afirma Xiang Zhang, miembro del equipo que también está en Berkeley. Afirma que esto debería ser posible en un futuro próximo cuando las tecnologías de trampa de iones mejoren.
Wilczek ha teorizado que un «cristal de tiempo» podría convertirse en un ordenador operativo , con diferentes estados rotacionales dando lugar a os l0 y 1 de un ordenador convencional. Dice que esto debería ser posible con el sistema propuesto. «Para hacerlo más interesante desea tener diferentes tipos de iones, tal vez varios anillos que afecten uno al otro», dice. «Se puede empezar a pensar en máquinas que funcionan con este principio.»
No hay que esperar a ver a un equipo de «cristal de tiempo» en el corto plazo, sin embargo. Mientras Wilczek, señala que la muerte térmica del universo es, en principio, «muy fácil de usar» para este tipo de experimento, ya que sería un estado frío y de oscuridad, hay otras cuestiones a considerar. «Nos centramos en un cristal de espacio-tiempo que puede ser creado en un laboratorio», dice Li. «Así que hay que descubrir un método para hacer un laboratorio que pueda sobrevivir en el calor de la muerte del universo».
Fuente: New Scientist
Dos partículas anuncian que se entienden en la distancia
Un grupo de investigadores de la Universidad Ludwig-Maximilians de Munich y el Instituto Max Planck para óptica cuántica de Garching ha conseguido el entrelazamiento cuántico de dos átomos a 20 metros de distancia y ha logrado que esos átomos anuncien su enlace. Este fenómeno, por el que dos o más partículas se comunican como si estuviesen conectadas por un hilo invisible, sería como si dos monedas cayesen siempre del mismo lado al ser lanzadas simultáneamente en lugares diferentes.
Además de tener importantes implicaciones desde el punto de vista teórico, el fenómeno puede ser utilizado para el envío de información encriptada. En Suiza, por ejemplo, ya ha sido utilizado para transmitir de manera segura los resultados electorales o para comunicaciones bancarias. En un artículo que se publica hoy en Science, el equipo dirigido por Julian Hofmann cuenta como lograron reproducir este entrelazamiento con algunas mejoras que facilitarán sus aplicaciones prácticas.
Una de las características interesantes del entrelazamiento observado por los investigadores alemanes es que fue “anunciado” por los propios átomos. Esta señal “es esencial para poder construir aplicaciones como un repetidor cuántico, porque en otros tipos de entrelazamiento, para saber si se han producido, es necesario comprobarlos en cada ocasión individual y eso los destruye”, explica Wenjamin Rosenfeld, investigador de la Universidad Ludwig-Maximilians.
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¡Bienvenidos a #Higgsteria!
Después de todos los rumores y especulaciones esta mañana se han presentado los resultados de ATLAS y CMS en un auditorio lleno hasta los topes y con algunas figuras notables (entre ellos Peter Higgs). Algunos físicos habían acampado delante del auditorio toda la noche para poder entrar a las 7.30 de la mañana cuando abrían las puertas (en la foto abajo se puede ver como se veía el exterior del auditorio a las cinco de la madrugada). El CERN además había habilitado muchas de las salas de conferencias para que los físicos pudieran reunirse a ver los seminarios. Os hemos retransmitido por twitter lo que ha sucedido. Pero para aquellos que no hayan podido conectarse se pueden ver las presentaciones en el webcast del CERN.
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Sistema de escritura en tiempo real a través del pensamiento
Investigadores de la Universidad de Maastritch, proponen un sistema para leer la mente que por primera vez permite a cualquier persona escribir palabras y frases letra a letra sólo con pensar. Todo a tiempo real sin mover un sólo músculo o pronunciar una sola palabra.
¿Y cómo funciona el sistema? A la hora de escribir lo que piensa nuestro cerebro utiliza la resonancia magnética funcional para analizar las respuestas hemodinámicas del cerebro (el movimiento de la sangre dentro de nuestra materia gris). A la vez, estas respuestas son causadas por las imágenes mentales que se vinculan a cada letra del alfabeto utilizando algoritmos computacionales de análisis.
Con el equipo en funcionamiento, el paciente puede escribir libremente cartas o textos con el uso de su cerebro. Cada letra del alfabeto corresponde a una de las 27 señales diferenciales de la resonancia magnética funcional.
El sistema ya ha sido probado con éxito en los primeros pacientes y, como los mismos investigadores aseguran, no es un método de escritura más rápido que el ordinario con los dedos, pero se trata de un paso enorme hacia la idea de un cerebro natural que haga de interfaz entre las personas y las máquinas. Un paso gigante hacia la forma en la que interactuará la tecnología en el futuro.
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Bajo licencia Creative Commons
Impresión directa de nanoestructuras por autoenfoque electrostático de nanogotas de tinta
Investigadores de ETH-Zurich han desarrollado un método económico, rápido y reproducible para la impresión de pequeñas estructuras en forma similar al arte de impresión mediante una impresora de chorro de tinta. Ahora están planeando un spin-off.
Usando un nuevo método de impresión de nanogotas, estructuras diminutas puede ser aplicadas a superficies diferentes de una manera rápida y reproducible. Es rápido debido a que la impresora puede ser programada de tal manera que el material se aplica precisamente donde se necesita. La eliminación del exceso de material, como es necesario, con otros métodos a niveles de micro y nanoescala, ya no es necesario, ahorrando valiosos recursos.
Por otra parte, en comparación con los métodos establecidos que realizan funciones similares en nanoescala, la nueva técnica es mucho menos costosa. No necesita grandes instalaciones, salas limpias de alta clasificación, temperaturas excesivamente altas o valores especiales de presión. Funciona perfectamente sin pasos de vacío laboriosos que consumen mucho tiempo, necesario en muchos otros procesos.
Como resultado, el rendimiento y el tamaño de las superficies impresas se puede aumentar considerablemente durante la producción industrial, dice Poulikakos. Además, los prototipos en escala más pequeña se puede realizar rápida y asequible. Todo esto hará que el método sea mucho más atractivo que las alternativas ya disponibles.
Información sobre usos de interés en: Nature – Direct printing of nanostructures by electrostatic autofocussing of ink nanodroplets
Se publica en Nature el diseño de una cámara fotográfica con 28 gigapíxeles
El número máximo de píxeles de una cámara fotográfica depende del ángulo sólido subtendido por el área del sensor que corresponde a cada píxel, que depende de la apertura de la lente, estando limitado por la difracción y otras aberraciones ópticas. Una cámara con 10 megapíxeles de calidad requiere una apertura del orden de 1 mm; una con un gigapíxel exige alcanzar un centímetro, lo que provoca enormes pérdidas de calidad en la imagen (aberraciones ópticas). La cámara AWARE-2 utiliza una abertura de 16 mm, más pequeña de lo esperado porque está basada en una matriz de microcámaras, similar al ojo de una mosca, cada una de ellas con una resolución de unos megapíxeles. El campo de visión de AWARE-2 es de 120º por 50º y cada pixel subtiene unos 38 microrradianes. Esta cámara ha sido financiada por un proyecto DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency). No puedo decir mucho más, salvo que el artículo técnico es D. J. Brady et al., “Multiscale gigapixel photography,”Nature 486: 386–389 (21 June 2012) [información suplementaria]
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Vestido con sensores, que se transparenta u oscurece
Las fibras de alta tecnología integradas en un vestido reaccionan a los impulsos físicos emitidos ante la cercanía de otras personas. Este vestido reacciona ante la atracción o el rechazo que sientes por otra persona.
Se trata de Intimacy 2.0, desarrollado por diseñadores holandeses, que modifica su tonalidad de acuerdo con las pulsaciones registradas por sus sensores de alta tecnología, pasando de los tonos opacos a traslúcidos.
Cada vestido posee dos tipos de sensores inteligentes, los cuales detectan el calor de la gente que se encuentra cerca y los latidos del corazón, lo que permite que sensuales transparencias aparezcan cuando se está cerca de alguien atractivo, y que el vestido se oscurezca cuando esta persona se encuentra lejos.
Hologramas, agujeros negros, y la naturaleza del Universo
¿Cree que sabe lo que son los hologramas? Piense otra vez. hasta hace poco tiempo limitados ocasionalmente a las tarjetas de crédito, tarjetas postales, y portada de la revista, los hologramas se están tomando en consideración en entornos cósmicos dando lugar a una nueva hipótesis llamada el principio holográfico.
El principio holográfico, simplemente, es la idea de que nuestra realidad tridimensional es una proyección de la información almacenada en una lejana superficie de dos dimensiones. Al igual que el emblema que aparece en su tarjeta de crédito, la superficie de dos dimensiones contiene toda la información que se necesita para describir un objeto tridimensional, en este caso, nuestro universo. Sólo cuando se ilumina nos revela una imagen tridimensional.
Esto plantea una serie de preguntas: Si nuestro universo es una proyección holográfica, entonces ¿dónde está la superficie bidimensional que contiene toda la información que describe? Qué «ilumina» la superficie? ¿Es más o menos real nuestro universo? ¿Y qué podría motivar a los físicos a creer en algo tan extraño? La respuesta a la pregunta final tiene que ver con los agujeros negros, que resultan ser los dispositivos finales de almacenamiento de información del universo. Pero para entender por qué, vamos a tener que hacer un viaje hasta el mismo borde de un agujero negro.
No importa que agujero negro elijamos, ya que todos se comportan esencialmente la misma forma. Sólo unas pocas cualidades los distinguen: masa, carga eléctrica, y momento angular. Una vez que un observador sabe estas tres magnitudes acerca de un agujero negro, sabe todo lo que puede ser conocido. Si el agujero negro contiene los restos de un millar de estrellas muertas, o todos los calcetines perdidos de cada lavandería de la galaxia, si se trata de mil millones de años de edad o nació ayer, toda esta información se pierde y es de difícil acceso en un agujero negro. No importa lo que está dentro de un agujero negro o cómo esas entrañas están dispuestas, en cada agujero negro se «ve» exactamente lo mismo.
Esta extraña cualidad de los agujeros negros da algo que los físicos llaman entropía máxima. La entropía se describe el número de maneras diferentes en que se pueden reorganizar los componentes de «un sistema» y que todavía parezca esencialmente el mismo. Las páginas de una novela, como Brian Greene señala, tienen una entropía muy baja, porque tan pronto como una página está fuera de lugar, se tiene un libro diferente. El alfabeto tiene una baja entropía. Un cubo de arena, por otro lado, tiene alta entropía. Cambiar un grano por otro grano, nadie notaría la diferencia. Los agujeros negros, parecen iguales, no importa lo que se ponga en ellos o cómo se mueven, tienen la más alta entropía de todo.
La entropía es también una medida de la cantidad de información que se necesitaría para describir un sistema completamente. La entropía de los objetos comunes de la gente, baldes de arena, recipientes de gas, es proporcional a su volumen. Duplicar el volumen de un globo de helio, por ejemplo, su entropía aumentará por un factor de ocho. Pero en la década de 1970, Stephen Hawking y Bekenstein Jacob descubrieron que la entropía de un agujero negro obedece a una regla de escala diferente. Es proporcional, no al volumen tridimensional del agujero negro, sino a su superficie bidimensional, definido aquí como el área de la frontera invisible llamado el horizonte de eventos. Por lo tanto, mientras que la entropía real de un objeto ordinario -digamos, una hamburguesa- escala con su volumen, la entropía máxima que teóricamente podría estar contenida en el espacio ocupado por la hamburguesa no depende del volumen de la hamburguesa, sino del tamaño del área de su superficie. La física impide que la entropía de la hamburguesa sea superior a la máxima: si se trata de alguna manera de aumentar la entropía en la hamburguesa que había llegado a ese límite, la hamburguesa se vendría abajo en un agujero negro.
La conclusión ineludible es que toda la información que se necesita para describir un objeto tridimensional -un agujero negro, una hamburguesa, o de todo un universo- se puede expresar en dos dimensiones. Esto sugiere a los físicos que la profunda descripción de nuestro universo y sus partes, la teoría fundamental de la física debe ser reducida a dos dimensiones espaciales, no tres. Lo que nos lleva de nuevo al holograma.
Los teóricos se sintieron intrigados por la idea de que un conjunto paralelo de leyes físicas, que operan en un menor número de dimensiones, podría ser capaz de describir completamente nuestro universo. Sin embargo, sondeando la idea matemática de nuestro propio universo era demasiado desalentador, por lo que los físicos empezaron con un universo «juguete» que es mucho más simple que el universo en que vivimos: un universo con cuatro dimensiones espaciales más el tiempo, curvado en forma de una silla de montar. En 1997, el físico teórico Juan Maldacena mostró que la descripción matemática de este universo era idéntica a la descripción de un tipo diferente de universo, con tres dimensiones espaciales, una dimensión de tiempo, y sin la gravedad. El descubrimiento de Maldacena fue la primera realización concreta del principio holográfico, y también hizo el trabajo más fácil para los teóricos, que ahora tenían dos métodos disponibles para cada problema matemático difícil: Se puede optar por expresar el problema en las matemáticas de las cinco dimensiones, universo con gravitación, o podrían optar por la versión de cuatro dimensiones, libre de la gravedad.
Nada de esto se suma a «probar» que vivimos en un holograma, pero sí a contribuir a un cuerpo de evidencia circunstancial que sugiere que las leyes de la física, de hecho, pueden ser escritas en un menor número de dimensiones de las que experimentamos. Eso, combinado con la utilidad matemática del principio holográfico, es motivación suficiente para muchos físicos. Las preguntas con las que comenzamos este viaje -¿dónde está la superficie en la que nuestro universo está inscrito? ¿Qué lo ilumina? Es una versión del universo más «real» que otra?- Siguen sin resolverse. Pero si el principio holográfico es correcto, puede que tengamos que enfrentarnos a la idea de que nuestro universo es una especie de fantasma cósmico, que la acción real está ocurriendo en otros lugares, en un límite que aún no han comenzado a asignarse.
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FQXi: The Holographic Universe
Alex Maloney investigates the holographic principle.
Scientific American: The Holographic Principle
A brief introduction to the holographic principle.
University of California Television: The World as a Hologram
In this video, theoretical physicist Raphael Bousso provides an introduction to the holographic principle.
Fuente: PBS
Los ordenadores cuánticos podrían ayudar a los motores de búsqueda a seguir el ritmo de crecimiento de internet
Científicos de USC (University of Southern California ) demuestran que la computación cuántica podría acelerar la forma en que se calcula el ordenamiento por relevancia a través de una internet cada vez con mayor páginas web.
La mayoría de la gente no piensa dos veces acerca de cómo funcionan los buscadores de internet. Puede escribir una palabra o frase, pulsa enter, y una lista de páginas web aparece, organizada por relevancia.
Detrás de las escenas, hay muchas matemáticas que van a averiguar exactamente lo que califica como la mejor página web correspondiente a la búsqueda. Google, por ejemplo, utiliza un algoritmo de ranking de páginas que se rumorea que es el cálculo numérico más grande llevado a cabo en cualquier parte del mundo. Con la red en constante expansión, los investigadores de la USC han propuesto – y demostraron la viabilidad – de la utilización de los ordenadores cuánticos para acelerar ese proceso.
«Este trabajo es acerca de tratar de acelerar la forma en que se realiza la búsqueda por las webs«, dijo Daniel Lidar, autor principal de un artículo sobre la investigación que apareció en la revista Physical Review Letters el cuatro de junio. A medida que internet continúa creciendo, el tiempo y los recursos necesarios para ejecutar el cálculo – que se realiza todos los días – crece con ella, afirmó Lidar.
Lidar, que tiene colaboraciones en USC Viterbi School of Engineering y USC Dornsife College of Letters, Arts and Sciences,y el primer autor Dornsife Garnerone Silvano, un antiguo investigador postdoctoral en la USC y actualmente en la Universidad de Waterloo, para ver si la computación cuántica podría ser utilizada para ejecutar el algoritmo de Google más rápido.
A diferencia de los bits de un ordenador tradicionales, que se pueden codificar claramente ya sea un uno o un cero, los ordenadores cuánticos utilizan bits cuánticos o «cubits«, que se pueden codificar un uno y un cero al mismo tiempo. Esta propiedad, llamada superposición, algún día permitirá a los ordenadores cuánticos realizar ciertos cálculos mucho más rápidos que las computadoras tradicionales.
En la actualidad, no hay un ordenador cuántico en el mundo lo suficientemente grande como para ejecutar el algoritmo de Google para el ranking de las páginas en toda la Web. Para simularlo que una computadora cuántica podría realizar, los investigadores generaron modelos de web que simulan unos pocos miles de páginas web.
La simulación mostró que una computadora cuántica podría, en principio, devolver el ranking de las páginas más importantes en la Web más rápidamente que las computadoras tradicionales, y que este aumento de velocidad cuántica podría mejorar las páginas más necesarios para su clasificación. Además, los investigadores demostraron que para determinar simplemente si los rankings de la páginas web deben ser actualizados, un ordenador cuántico sería capaz de dar un sí o no de respuesta, exponencialmente más rápido que un ordenador tradicional.
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