Quantum Tunnel en Español – Mecánica Cuántica (4)

Este episodio se puede obtener y escuchar aquí.

En el programa anterior hablamos acerca de una de las mayores criticas a la mecánica cuántica, propuesta por Albert Einstein. Se trata de el experimento de Einstein-Podolski-Rosen, o EPR. Recordemos rápidamente en que consiste dicho experimento utilizando nuestra analogía de los guantes para representar partículas cuánticas.

Tenemos un par de guantes en dos cajas, y no sabemos que caja es la que contiene que guante. No podemos saber nada acerca de estos guantes, excepto que tienen que venir en pares. De acuerdo a la critica de Einstein, si abrimos una de las cajas, estamos forzando a la naturaleza a tomar una decisión. ¿Cómo sabe el segundo guante cuando abrimos la primera caja? En el episodio anterior mencionábamos que una posibilidad es que los guantes pueden enviarse un mensaje, pero si ese es el caso, dicho mensaje no puede viajar más rápido que la luz, puesto que estaría en contraposición a lo que nos indica la Teoría de la Relatividad. Si abriéramos ambas cajas al mismo instante, no habría tiempo para que esta llamada acción a distancia surtiera efecto.

En 1960, John Bell transformó al experimento pensado en algo que podía ponerse prácticamente a prueba. Esto se llevó a cabo finalmente a una distancia pequeña por un equipo francés, dirigido por Alain Aspect, en la década de 1980. En 1997 un equipo en Ginebra intentó el experimento a una escala mucho más grande, esta vez a través de una ciudad entera.

La idea central del experimento es tener dos fotones que se producen al mismo tiempo. Así pues, uno de los fotones sale por una fibra óptica yendo hasta Bernex. El otro fotón, de nuevo en la red de fibra, va hasta el otro lado, a Bellevue, donde se hará la otra medición.

Al realizar la medición los científicos observan que el fotón en un lado adquiere una propiedad y de forma instantánea de acuerdo a la teoría, y tristemente mucho más rápidamente que la velocidad de la luz, el otro fotón también obtiene la propiedad contraria.

Así es, la naturaleza es realmente rara. Hasta que alguien hace una medición, dos fotones pueden existir en un estado enredado, siendo ambos, y no siendo, al mismo tiempo. Este par de fotones enredados de alguna manera están conectados a través de grandes distancias.

Es muy fácil asegurar que Bohr estaba en lo correcto, pero uno debería leer su res-puesta al argumento de EPR con mucho cuidado. Su respuesta no fue muy útil, así pues estaba en lo correcto, pero quizá no fue muy productivo al estarlo. Einstein, en cambio, se equivocó de cierta manera, pero fue más productivo. Y a veces es mejor estar equivocado y ser productivo.

Noticias

El protón puede ser más pequeño de lo pensado
Científicos del Instituto de Óptica Cuántica Max Plank, en Alemania revelan que el tamaño del protón podría ser menor de lo que actualmente se piensa. Según los resultados del experimento internacional reportado en la revista Nature, el protón es 4% más pequeño.

La Tierra podría ser más joven de lo que se pensaba
Un nuevo estudio geológico publicado en la revista Nature Geosciences ha proporcionado una edad más exacta de nuestro planeta. El grupo internacional estima que la Tierra es unos 70 millones de años más joven que los 4560 millones de años que se habían calculado.

Avión solar vuela de noche
Su nombre es Solar Impulse HB-SIA y se trata de un prototipo de avión solar el cual recientemente logro la hazaña de volar un poco más de 26 horas haciendo uso de energía solar exclusivamente. El avión tiene el mismo largo que un Airbus A340, 64 metros de ala a ala y su peso es de unos 600 kilos.

Eclipse en Chile y Argentina
Los habitantes del sur de Chile y Argentina, así como de algunas islas australes, fueron de los pocos afortunados en observar un eclipse total de sol que ocurrió el pasado Domingo 11 de Julio.

Plástico que se degrada en segundos
Estudiantes del Instituto Politécnico Nacional en México han inventado un plástico hecho a base de maíz que no es tóxico, puede ser ingerido y además se degrada en agua o tierra en cuestión de segundos.

Quantum Tunnel en Español – Mecánica Cuántica (3)

Pueden escuchar el podcast aquí.

Mecánica Cuántica – Tercera Parte

Antes de iniciar, reecordemos la analogía que hacíamos entre una partícula cuántica y un guante donde decíamos que de acuerdo a la teoría cuántica el guante esta en una superposición de mano diestra y zurda.

De acuerdo a Bohr la idea determinista de tener un guante zurdo o diestro se viene abajo. En vez de ello, podemos pensar en la realidad desde dos perspectivas: la microscópica y la macroscópica.

La tecnología de 1930 no estaba lista para investigar este tipo de cuastionamientos y en vez de ello, los físicos probarían a la naturaleza dentro de sus cabezas ideando elaborados experimentos pensados o Gedanken experiment en alemán. Uno de los más famosos desafíos a la mecánica cuántica por parte de Einstein es el experimento EPR o experimento de Einstein-Podolsky-Rosen.
Imaginemos ahora que tenemos un par de guantes (o partículas cuánticas), cada uno dentro de una caja. Hasta ahora no hemos hecho ninguna medición de los guantes. De acuerdo a Niels Bohr ningún guante sabe si es zurdo o diestro, sino que están en una superposición de estados.

No podemos saber nada acerca de estas partículas cuánticas, salvo que, como los guantes, tienen que venir en pares. Si abrimos una de las cajas, estoy forzando a la naturaleza a tomar una decisión. Ahora, como los guantes deben formar un par, al revelar uno de los guantes, el otro instantáneamente debe convertirse en lo opuesto del primero. Es decir, si al abrir la caja revelo que el guante es zurdo, inmediatamente el otro guante es diestro.

Eso es lo que se conoce como una acción instantánea a distancia. La física moderna, gracias a la teoría de la relatividad especial, no permite este tipo de acciones, ya que implican velocidades mayores a la de la luz.

El experimento pensado de EPR fuel el último y el mejor reto de Einstein a la teoría cuántica. A medida que la teoría cuántica era refinada, ésta se volvió más y más exitosa. A pesar de las dificultades filosóficas, la mayoría de los científicos terminó por rendirse y usarla. Sin embargo el experimento EPR se mantuvo latente. El desafío de Einstein seguía sin ser probado por casi 50 años, pero no fue olvidado.

Noticias

Fuente de fotones enredados
Un grupo de investigadores de Toshiba Research Europe y de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido han producido un artefacto que actúa como una fuente de fotones enredados el cual puede ser controlado al pasar por éste una simple corriente eléctrica.

Uno de los principales obstáculos para realizar el cómputo cuántico en la práctica es  la generación de partículas enredadas. Combinando puntos cuánticos (o quantum dots en inglés) con diodos emisores de luz (o LEDs) los investigadores encontraron una manera de producir qubits de manera confiable. Los resultados fueron reportados en la revista Nature.

Viaje a Marte
El preparar un largo viaje puede ser toda una aventura. Y es así como lo ven los 6 potenciales astronautas que forman parte de Mars500, que es un proyecto que tiene como objetivo simular una misión al Planeta Rojo.
Los seis astronautas han entrado a una instalación donde pasarán 18 meses sin ventanas y con solo correo electrónico para comunicarse con el mundo exterior.

Tecnología en México
De acuerdo con la Academia Mexicana de Ciencias las empresas en México importan el 96% de la tecnología que usan. Hace una década se generaba en el país una tercera parte de la tecnología usada.

Controlando el ébola
Investigadores del Gobierno de Estados Unidos en conjunto con la empresa biotecnológica Tekmira Pharmaceuticals usaron ácidos ribonucleicos en macacos para mantener bajo control el virus del ébola durante una semana hasta que el sistema inmune lograra recuperarse. Los resultados de este estudio fueron presentados en la revista médica The Lancet.

Quantum Tunnel en Español – El LASER a los 50

Pueden escuchar el podcast aquí.

El LASER a los 50
Cuando alguien menciona el año 1960, ¿qué cosa se nos viene a la mente? ¿Los Beatles, tal vez? ¿O puede ser la minifalda y los hippies? ¿O los primeros debates presidenciales televisados en Estados Unidos? ¿Quizá sean las lava-lamps? Pero, ¿pensaría uno en el láser? Bueno, sin duda debería ser el caso. Hace cincuenta años, el 16 de mayo de 1960, el primer láser fue demostrado en Hughes Research Laboratories por Theodore Maiman.

Láser significa luz amplificada por emisión estimulada de radiación debido sus siglas en inglés. Estrictamente hablando, los dispositivos láser no amplifican la luz y sería mejor describirlos como osciladores, sin embargo la abreviación que nos queda en inglés sería LOSER que se traduce como perdedor y eso no suena muy bien.

Podemos pensar que los átomos existen en diferentes niveles de energía dependiendo de la configuración en la que sus electrones se disponen. Una manera de visualizar los  de energía es como escalones en una escalera y éstos no tienen la misma distancia entre ellos. Ahora bien, la luz puede ser percibida como un conjunto de partículas llamadas fotones. Cada fotón es un paquete de energía electromagnética.  Un electrón puede ganar un poco de energía cuando absorbe un fotón y, como consecuencia, se mueve a un estado excitado con mayor energía. Cuando un electrón salta de un nivel a otro más bajo, pierde energía y emite un fotón el cual tiene una energía igual a la diferencia entre los dos niveles. Es posible entonces que un electrón haga una transición espontánea de un nivel superior a un estado de menor energía y esto es lo que se conoce como emisión espontánea.

Consideremos ahora el caso en el que obligamos a un número de electrones a estar en un estado excitado al bombardear al átomo con fotones, este proceso se conoce como bombeo. Como resultado del bombeo terminamos con más electrones en los estados superiores de energía que cuando empezamos, y esto es lo que llamamos inversión de población.

Ahora que hemos logrado una inversión de población, un interesante proceso puede llevarse a cabo. Si bombardeamos al átomo con un fotón con la energía correcta, el electrón puede ser estimulado para saltar a un nivel de energía inferior emitiendo un fotón idéntico al que se utilizó al principio. Esto es lo que se conoce como emisión estimulada y una característica muy importante es que ahora tenemos dos fotones idénticos al final del proceso. Si esto se repite con un grupo de átomos entonces tenemos un gran número de fotones idénticos. La emisión de luz es monocromática, es decir con longitud de onda única, ya que todos los átomos emiten fotones de la energía misma, y es coherente puesto que los fotones son emitidos al unísono. Eso es lo que llamamos un láser.

Noticias

Inspección láser encuentra la antigua ciudad maya de Caracol
Investigadores de la Universidad de Central Florida usando tecnología láser de la NASA han descubierto nuevas estructuras antiguas en la ciudad maya de Caracol, Belice.
Usando una técnica llamada Detección y Alcance con Luz o LiDAR por sus siglas en inglés ha hecho el proceso mucho más fácil y rápido. Haces láser emitidos desde un avión fueron capaces de penetrar la espesa cubierta que cubre el sitio para llegar a sensores en el suelo.

Láser para luchar contra bichos come-carne
La Universidad de Strathclyde en Escocia ha sido galardonada con £ 65,000 (aproximadamente 95,000 dólares) por la fundación Bill Gates para combatir una infección que carcome la carne y que es potencialmente mortal.
El equipo de Strathclyde tiene como objetivo desarrollar un sistema láser para vacunar contra la infección usando un sistema láser para crear imágenes de los parásitos, y luego usar un segundo láser para eliminar los parásitos en las células.

Tecnología láser para quitar pintura
Investigadores de Concurrent Technologies Corp. han demostrando que un sistema de láseres robotizados para quitar pintura y otros revestimientos puede hacer el mismo trabajo en menos tiempo sin crear residuos peligrosos.

Extreme Light Infraestructure
Extreme Light Infrastructure, o ELI, es un proyecto europeo que ofrecerá en 2015 una nueva infraestructura para láseres de muy alta intensidad para investigar las interacciones entre luz y materia en el régimen ultra-relativista.
13 países europeos, y más de 50 institutos participan y cooperan en este proyecto. ELI será una instalación de láseres única en el mundo, abriendo oportunidades para estudiar la materia en escalas de tiempo extremadamente corto.

Separate English and Spanish Podcasts…

Hello everyone!

As you may have noticed, I have been playing with podcasting and it has come to my attention that the fact of having episodes in English and Spanish in the same server was a bit confusing.

It certainly did not help the fact that the episodes did not have the same content. In other words, they were not translations of each other. In order to address this, I have split the streams into two different podcasts, one in English and the other one in Spanish. As soon iTunes approves the second podcast I will let you know.

In the mean time, you can find the episodes in English here.

The episodes in Spanish can be found here.

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¡Hola a todos!

Como muchos de ustedes sabrán, he estado jugando un poco con esto de los podcasts. Recientemente he notado que ha habido cierta confusión al tener episodios tanto en Inglés como en Español en el mismo servidor.

Ciertamente no ayudo el hecho de que los episodios no tuvieran el mismo contenido, es decir, no son traducciones uno del otro. Para mejorar esta situación he decidido separar los podcasts en dos, uno en Inglés y el otro en Español. Tan pronto como iTunes apruebe el nuevo podcast se los haré saber.

Mientras tanto pueden encontrar el podcast en Inglés aquí.

El podcast en Español está aquí.

Quantum Tunnel en Español – E2

Pueden acceder al podcast aqui.

En este programa continuaremos hablando acerca de la revolución que la mecánica cuántica ha traido al pensamiento científico.

En las noticias: análisis del hielo de un asteroide, lluvia creada con rayos láser, el secuencia genética de una rana y nuevas memorias para teléfonos celulares.

MECANICA CUANTICA

La teoría cuántica establece que existe un límite absoluto a lo que se puede saber acerca de lo que ocurre en la naturaleza a nivel atómico. Dice que el universo está basado en el azar, que nada es seguro.

En la vida cotidiana, estamos acostumbrados a que los eventos ocurren siempre con causas bien definidas; puede que no sepamos cuáles son las causas, pero si investigamos, si tenemos la información completa sobre el sistema, se podría decir el por qué algo sucedió. Las cosas no ocurren de forma espontánea o arbitraria, no se producen sin razón alguna. Pero en el ámbito cuántico las cosas ocurren sin una razón en general. Así de un momento a otro, uno no sabe lo que un átomo o un electrón va a hacer, por lo cual el indeterminismo o la incertidumbre es una característica central de la mecánica cuántica.

NOTICIAS

Hielo de asteroide nos da pistas acerca del inicio rocoso de la Tierra

Un cóctel de hielo, agua y materiales orgánicos se ha detectado directamente en la superficie de un asteroide por primera vez. El hallazgo refuerza la teoría de que los asteroides trajeron los ingredientes necesarios para la formación de los océanos y la vida en la Tierra, y podría hacer a los astrónomos repensar los modelos convencionales de cómo evolucionó el Sistema Solar.

Lluvia producida por láseres
Láseres que estimulan condensación podrían ayudar a inducir lluvia artificialmente.
Físicos ópticos han demostrado que disparar láseres al aire puede desencadenar la formación de gotas de agua, una técnica que podría algún día ayudar a estimular precipitaciones.

Las ranas y los seres humanos son primos
¿Cuál es la diferencia entre una rana, un pollo, un ratón y un ser humano? No tanto como se podría pensar, según el análisis del primer genoma secuenciado de un anfibio.

Smartphones
Los modernos teléfonos celulares llamados Smartphones podrían extender la duración de su batería en un 20% al cambiar el tipo de memoria que utilizan.

Quantum Tunnel en Español – E1

En los primeros episodios hablaremos acerca de la revolución que la mecánica cuántica ha traido al pensamiento científico.

Llamada la corona del siglo XX, la mecánica cuántica es una guía para el comportamiento físico a nivel atómico.

Sin la mecánica cuántica, y sin un conocimiento de cómo usarla, no habría teléfonos celulares, reproductores de CD o computadoras, puesto que todos ellos se basan en propiedades de la mecánica cuántica.

La mecánica cuántica como una descripción matemática del mundo es la teoría científica más exitosa que hemos tenido. No hay experimentos, hasta donde sabemos, que contradigan esta teoría. Nos obliga a enfrentar profundas preguntas acerca de la existencia, y no es sólo una receta matemática para describir el mundo.

En los años 1920 y 30s, Einstein luchó una batalla de ideas con alguien que posiblemente no sea tan famoso como Einstein: Niels Bohr. Nacido en Copenhague, Dinamarca donde es tan famoso, que hasta aparece en el dinero.

Niels Bohr fue uno de los gigantes de la física del siglo XX. Así pues tenemos estas dos influyentes figuras, Bohr y Einstein, quienes se encuentran en desacuerdo puesto que tienen visiones fundamentalmente distintas acerca de esta teoría. Einstein consideraba que ciertos aspectos de la mecánica cuántica, – las normas presentadas por ésta – en realidad no tienen sentido, filosóficamente hablando. El mundo que presenta era demasiado feo para ser verdad.

NOTICIAS

Satélite Cryostat-2
El satélite CryoSat-2 para medición de hielo de la Agencia Espacial Europea ha sido puesto en órbita.

Chimenea hidrotérmica
Científicos de la Universidad de Southhampton en el Reino Unido han encontrado la chimenea hidrotérmica bajo el agua de mayor profundidad con la ayuda de un robot al explorar las aguas de las Islas Caimán en el Caribe.

Nuevo Elemento
Un nuevo elemento superpesado con número atómico 117 se ha sintetizado en el Instituto de Investigación Nuclear de Dudba en Rusia, anunciado el 6 de abril por un equipo internacional de investigadores

Royal Institution
Los miembros de la Royal Institution en el Reino Unido rechazaron de forma aplastante propuestas presentadas en una reunión general especial para destituir a todo el consejo de gobierno así como el gabinete del presidente.

Demanda
El divulgador científico británico Simon Singh quien había ganado un recurso clave en su batalla judicial contra la acusación de difamación por parte de la Asociación Británica de Quiropráctica (BCA), ha resultado ganador.

Quantum Tunnel Podcast

Very pleased to announce that the Quantum Tunnel Podcast has finally been approved by the iTunes store.

The podcast can be reached using the links provided at the top of this page.

The Quantum Tunnel Podcast is a pet project of mine as a way to communicate science. Emphasis will be given to physics and mathematics, but that might change over time.

The posts will appear in English and in Spanish, but the episodes will not necessarily have the same content.

I will announce here whenever a new episode is posted.

Extra information regarding the subjects discussed in the podcast will be posted in this site.

Enjoy.