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Ciencia

Un láser atómico que puede permanecer encendido para siempre

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MADRID, 15 Jun. (EUROPA PRESS) – Un equipo de físicos de Amsterdam ha logrado construir un láser atómico con ondas coherentes de materia que permanezcan permanentemente, de forma que puedan usarse en aplicaciones.

El concepto que subyace al láser atómico es el llamado Condensado de Bose-Einstein, o BEC para abreviar. Las partículas elementales en la naturaleza se presentan en dos tipos: fermiones y bosones. Los fermiones son partículas como los electrones y los quarks, los componentes básicos de la materia de la que estamos hechos. Los bosones son de naturaleza muy diferente: no son duros como los fermiones, sino blandos: por ejemplo, pueden atravesarse sin problema.

El ejemplo más conocido de bosón es el fotón, la cantidad de luz más pequeña posible. Pero las partículas de materia también pueden combinarse para formar bosones; de hecho, los átomos completos pueden comportarse como partículas de luz. Lo que hace que los bosones sean tan especiales es que todos pueden estar exactamente en el mismo estado al mismo tiempo, o expresado en términos más técnicos, pueden «condensarse» en una onda coherente. Cuando este tipo de condensación ocurre para las partículas de materia, los físicos llaman a la sustancia resultante condensado de Bose-Einstein.

En la vida cotidiana, no estamos nada familiarizados con estos condensados. La razón: es muy difícil conseguir que todos los átomos se comporten como uno solo. El culpable de destruir la sincronicidad es la temperatura: cuando una sustancia se calienta, las partículas constituyentes comienzan a moverse y se vuelve prácticamente imposible lograr que se comporten como una sola. Solo a temperaturas extremadamente bajas, alrededor de una millonésima de grado por encima del cero absoluto (alrededor de 273 grados bajo cero en la escala Celsius), existe la posibilidad de formar las ondas de materia coherente de un BEC.

Hace un cuarto de siglo, se crearon los primeros condensados de Bose-Einstein en laboratorios de física. Esto abrió la posibilidad de construir láseres atómicos, dispositivos que literalmente emiten haces de materia, pero estos dispositivos solo pudieron funcionar durante un tiempo muy corto. Los láseres podían producir pulsos de ondas de materia, pero después de enviar ese pulso, se tenía que crear un nuevo BEC antes de poder enviar el siguiente pulso. Para ser un primer paso hacia un láser atómico, no estaba nada mal. De hecho, los láseres ópticos ordinarios también se fabricaron en una variante pulsada antes de que los físicos pudieran crear láseres continuos.

Pero mientras que los desarrollos para los láseres ópticos habían ido muy rápido, el primer láser continuo se produjo dentro de los seis meses posteriores a su contraparte pulsada, para los láseres atómicos, la versión continua siguió siendo esquiva durante más de 25 años.

Estaba claro cuál era el problema: los BEC son muy frágiles y se destruyen rápidamente cuando la luz cae sobre ellos. Sin embargo, la presencia de la luz es crucial en la formación del condensado: para enfriar una sustancia hasta una millonésima de grado, es necesario enfriar sus átomos con luz láser. Como resultado, los BEC se restringieron a ráfagas fugaces, sin forma de sostenerlos coherentemente.

Un equipo de físicos de la Universidad de Amsterdam ahora ha logrado resolver el difícil problema de crear un Condensado Bose-Einstein continuo.

Florian Schreck, el líder del equipo, explica en un comunicado cuál fue el truco. «En experimentos anteriores, el enfriamiento gradual de los átomos se realizó en un solo lugar. En nuestra configuración, decidimos distribuir los pasos de enfriamiento no a lo largo del tiempo, sino en el espacio: hacemos que los átomos se muevan mientras avanzan a través de pasos de enfriamiento consecutivos. Al final, los átomos ultrafríos llegan al corazón del experimento, donde se pueden usar para formar ondas de materia coherentes en un BEC, pero mientras estos átomos se usan, nuevos átomos ya están en camino para reponer el BEC y podemos mantener el proceso en marcha, esencialmente para siempre».

El estudio se publica en Nature.

Ciencia

Una tormenta de polvo desafía a la misión InSight en Marte

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MADRID, 10 Oct. (EUROPA PRESS) – La misión InSight de la NASA en Marte, que se espera que finalice en un futuro cercano, ha experimentado una caída en la energía generada por sus paneles solares debido a una gran tormenta de polvo.

Observada por primera vez el 21 de septiembre de 2022 por el Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) de la NASA, la tormenta se encuentra aproximadamente a 3.500 kilómetros de InSight, en el hemisferio sur marciano, e inicialmente tuvo poco impacto en el módulo de aterrizaje.

La misión monitorea cuidadosamente el nivel de potencia del módulo de aterrizaje, que ha ido disminuyendo constantemente a medida que se acumula polvo en sus paneles solares. Para el lunes 3 de octubre, la tormenta había crecido lo suficiente y levantaba tanto polvo que el espesor de la neblina de polvo en la atmósfera marciana había aumentado en casi un 40 % alrededor de InSight. Con menos luz solar llegando a los paneles del módulo de aterrizaje, su energía cayó de 425 vatios-hora por día marciano, o sol, a solo 275 vatios-hora por sol.

El sismómetro de InSight ha estado funcionando durante aproximadamente 24 horas cada dos días marcianos. Pero la caída de la energía solar no deja energía suficiente para cargar completamente las baterías cada sol. Al ritmo actual de descarga, el módulo de aterrizaje solo podría operar durante varias semanas. Entonces, para conservar energía, la misión apagará el sismómetro de InSight durante las próximas dos semanas.

«Estábamos en el último peldaño de nuestra escalera en lo que respecta al poder. Ahora estamos en la planta baja», dijo en un comunicado el gerente de proyecto de InSight, Chuck Scott, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. «Si podemos superar esto, podemos seguir operando hasta el invierno, pero me preocuparía la próxima tormenta que se avecina».

El equipo había estimado que la misión de InSight terminaría en algún momento entre fines de octubre de este año y enero de 2023, según las predicciones de cuánto reducirá el polvo en sus paneles solares su generación de energía. El módulo de aterrizaje ha superado hace mucho tiempo su misión principal y ahora está cerca del final de su misión extendida, realizando «ciencia adicional» midiendo los ‘martemotos’, que revelan detalles sobre el interior profundo del Planeta Rojo.

Hay señales de que esta gran tormenta regional ha alcanzado su punto máximo y ha entrado en su fase de descomposición: el instrumento Mars Climate Sounder de MRO, que mide el calentamiento causado por la luz solar que absorbe el polvo, ve que el crecimiento de la tormenta se está desacelerando. Y las nubes que levantan polvo observadas en las imágenes de la cámara Mars Color Imager del orbitador, que crea mapas globales diarios del Planeta Rojo y fue el primer instrumento para detectar la tormenta, no se están expandiendo tan rápido como antes.

Esta tormenta regional no es una sorpresa: es la tercera tormenta de este tipo que se ve este año. De hecho, las tormentas de polvo de Marte ocurren en todo momento del año marciano, aunque más de ellas, y más grandes, ocurren durante el otoño e invierno del norte, que está llegando a su fin.

Las tormentas de polvo de Marte no son tan violentas o dramáticas como las retrata Hollywood. Si bien los vientos pueden soplar hasta 97 kilómetros por hora, el aire marciano es lo suficientemente liviano como para tener solo una fracción de la fuerza de las tormentas en la Tierra. En su mayoría, las tormentas son desordenadas: arrojan polvo a la atmósfera, que vuelve a caer lentamente, a veces durante semanas.

En raras ocasiones, los científicos han visto cómo las tormentas de polvo se convertían en eventos de polvo que rodeaban el planeta y que cubrían casi todo Marte. Una de estas tormentas de polvo del tamaño de un planeta puso fin al rover Opportunity de la NASA con energía solar en 2018.

Debido a que funcionan con energía nuclear, los rover Curiosity y Perseverance de la NASA no tienen nada de qué preocuparse en términos de que una tormenta de polvo afecte su energía. Pero el helicóptero Ingenuity, que funciona con energía solar, ha notado el aumento general de la neblina de fondo.

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Cuatro nuevos tripulantes llegan a la ISS en una nave de Space X

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MADRID, 7 Oct. (EUROPA PRESS) – La Dragon Endurance de Space X ha transportado para la NASA a la Estación Espacial Internacional a los astronautas Nicole Mann y Josh Cassada, el japonés Koichi Wakata y la cosmonauta rusa Anna Kikina.

Tras un vuelo de 30 horas desde cabo Cañaveral, la tripulación de la Crew 5 de Space X abrió la escotilla a las 22.49 UTC del jueves 6 de octubre uniéndose a la tripulación de la Expedición 68 de los astronautas de la NASA Bob Hines, Kjell Lindgren, Frank Rubio y Jessica Watkins, Samantha Cristoforetti de la ESA y los cosmonautas de Roscosmos Sergey Prokopyev y Dmitri Petelin.

Nicole Mann es la primera nativa americana en el espacio: miembro de una de las tribus indias de Round Valley en California.

La presencia de Kikina marca la primera vez que un cosmonauta ruso viaja a bordo de una nave espacial Dragon, y la primera desde Estados Unidos en 20 años. Desde que SpaceX comenzó a enviar tripulaciones a la ISS, la NASA y la corporación espacial estatal rusa Roscosmos han estado trabajando juntas en un acuerdo de intercambio de tripulación. Eso ha continuado pese al deterioro de las relaciones a raíz de la invasión rusa de Ucrania.

Está previsto que los astronautas de la misión Crew 4 regresen a la Tierra a finales de este mes en su propia cápsula Dragon, que ha estado conectada a la estación espacial desde su llegada.

Desde 2020, Space X transporta por contrato astronautas para la NASA hasta la Estación Espacial Internacional.

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Hubble desvela una explosión cósmica

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MADRID, 26 Sep. (EUROPA PRESS) – Una capa de gas espeso y polvo rodea a una estrella joven y brillante a más de 9.000 años luz de distancia en la constelación de Tauro, en esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA.

Este objeto, que los astrónomos conocen como IRAS 05506+2414, puede ser un ejemplo de un evento explosivo causado por la interrupción de un sistema estelar joven y masivo, informa la NASA.

Los discos giratorios de material que rodean a una estrella joven generalmente se canalizan hacia salidas gemelas de gas y polvo de la estrella. Sin embargo, en el caso de IRAS 05506+2414, un chorro de material en forma de abanico que viaja a velocidades de hasta 350 kilómetros por segundo se está extendiendo desde el centro de esta imagen.

Los astrónomos recurrieron a la Wide Field Camera 3 del Hubble para medir la distancia a IRAS 05506+2414. Si bien es posible medir la velocidad del material que se aleja de la estrella, los astrónomos no pueden decir a que distancia de la Tierra está realmente la estrella con una sola observación. Para determinar la distancia de la estrella, midieron la distancia que recorre el flujo de salida entre imágenes sucesivas. De allí podrían inferir la distancia al IRAS 05506+2414.

Conocer su distancia permite a los astrónomos determinar cómo de brillante es la estrella y cuánta energía emite y, por lo tanto, estimar su masa, información vital para determinar el origen del flujo inusual de esta brillante estrella joven.

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