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¿Resuelto el misterio de la falta de antimateria en el universo?
El descubrimiento de un campo magnético ‘zurdo’ que impregna el universo podría ayudar a explicar un misterio en pie desde hace tiempo – la ausencia de antimateria cósmica. Los planetas, estrellas, gas y polvo interestelar están casi completamente formados de materia «normal» del tipo que conocemos en la Tierra. Pero la teoría predice que debe haber una cantidad similar de antimateria, como la materia normal, pero con la carga opuesta. Por ejemplo, un antielectrón (un positrón) tiene la misma masa que su homólogo convencional, pero un positivo en lugar de carga negativa.
En 2001 Tanmay Vachaspati en la Universidad Estatal de Arizona (EE.UU.) publicó modelos teóricos para tratar de resolver este rompecabezas, que predicen que el universo entero está lleno de campos magnéticos (helicoidales, en forma de tornillo). Él y su equipo se inspiraron para buscar evidencia de estos campos en los datos del telescopio espacial de la NASA, Fermi de Rayos Gamma (FGST).
Lanzado en 2008, detecta rayos gamma (radiación electromagnética con una longitud de onda más corta que los rayos X) de fuentes muy distantes, como los agujeros negros supermasivos que se encuentran en muchas de las grandes galaxias. Los rayos gamma son sensibles al efecto del campo magnético mientras que viajan a través de un largo camino a la Tierra. Si el campo es helicoidal, se imprimirá un patrón en espiral sobre la distribución de los rayos gamma.
Vachaspati y su equipo ven exactamente este efecto en los datos de FGST, lo que les permite no sólo detectar el campo magnético, sino también medir sus propiedades. Los datos muestran no sólo un campo helicoidal, sino también que hay un exceso zurdo – un descubrimiento fundamental de que por primera vez sugiere el mecanismo preciso que condujo a la ausencia de antimateria.
Por ejemplo, los mecanismos que se producen nanosegundos después del Big Bang, cuando el campo de Higgs dio masas a todas las partículas conocidas, predicen campos zurdos, mientras que los mecanismos basados en las interacciones que se producen incluso antes predicen campos diestros.
Ilustración del mapa del cielo mediante el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma (FGST), con la banda central bloqueando los rayos gamma procedentes de la Vía Láctea. Los rayos gamma de diferentes energías están representados por puntos de diferentes colores – puntos rojos representan los lugares de llegada de los rayos gamma muy energéticos, puntos verdes representan una energía inferior, y los puntos azules representan la energía más baja. El nuevo análisis busca patrones en espiral en la distribución de rayos gamma dentro de zonas en el cielo, con rayos gamma de energía más elevada en el centro de la espiral y los rayos gamma de energía inferior más a lo largo de la espiral. Un campo magnético helicoidal en el universo produce un excedente de espirales de un solo tipo – y los datos de FGST muestran un exceso de espirales zurdos. (Crédito: Hiroyuki Tashiro).
Tanto el planeta en que vivimos y su estrella que se componen de materia «normal». A pesar de muchas historias de ciencia ficción, la antimateria parece ser muy rara en la naturaleza. Según Vachaspati, «con este nuevo resultado, tenemos uno de los primeros indicios de que podríamos ser capaces de resolver este misterio».
Este descubrimiento tiene implicaciones amplias, de como un campo magnético cosmológico podría desempeñar un papel importante en la formación de las primeras estrellas y podría sembrar el campo más fuerte que se observa actualmente en galaxias y cúmulos de galaxias.
Fuente: The Daily Galaxy
Medido el campo magnético de la luz en una fibra óptica
James Clerk Maxwell y Heinrich Hertz demostraron teórica y experimentalmente que la luz es una onda electromagnética. En las longitudes de onda ópticas los experimentos han logrado medir solamente la componente eléctrica del campo ya que la componente magnética es muchísimo más débil. Burresi et al. han logrado la primera medida directa de las componentes magnéticas de la luz a la salida de una fibra óptica de vidrio gracias a una sonda metálica nanoestructurada, una especie de microscopio por efecto túnel óptico. La microscopía óptica por campo cercano (SNOM o scanning near-field optical microscopy) permite observar la luz a una distancia menor que una longitud de onda (de dicha luz), es decir, su resolución no está limitada por la difracción de Abbe. Para la luz infrarroja en una fibra óptica, este límite difractivo impide observar la luz en distancias menores de 500 nm. (nanómetros). Gracias a la nueva técnica se han podido observar las características ópticas en la nanoescala de los campos magnéticos en pulsos de luz. Nos lo cuentan Harald Giessen, Ralf Vogelgesang, “Glimpsing the Weak Magnetic Field of Light,” Science 326: 529-530, 23 October 2009, haciéndose eco del artículo técnico de M. Burresi, D. van Oosten, T. Kampfrath, H. Schoenmaker, R. Heideman, A. Leinse, L. Kuipers, “Probing the Magnetic Field of Light at Optical Frequencies,” Science 326: 550-553, 23 October 2009.
El cociente entre la contribución al campo electromagnético de la luz de las componentes eléctrica y magnética por separado es de la constante de estructura fina al cuadrado, aproximadamente 4 órdenes de magnitud. Esta diferencia es tan grande que ha permitido observar experimentalmente la contribución magnética sólo en ondas de radio con una longitud de onda entre centímetros y metros. En el régimen óptico es necesario amplificar la componente magnética de alguna manera. En un metamaterial formado por pequeños anillos resonadores nanométricos (con un área de 100 nm. por 100 nm.) es posible realizar dicha amplificación de los campos magnéticos hasta en 6 órdenes de magnitud. Esta es la técnica que han utilizado Burresi et al. han logrado observar tanto el campo magnético como el eléctrico en una fibra óptica y han comprobado que están desfasados exactamente 90º, como la teoría predice, confirmando que la señal que interpretan como campo magnético realmente lo es.
Noticia completa en: Francis (th)E mule Science’s News
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Enlaces de interés:
– Historia de la medida de la velocidad de la luz
– Teorías sobre la naturaleza de la luz
– Seguridad del estado con un toque de luz
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