Científicos del LHC y Tevatron anuncian su primer resultado conjunto: una nueva medida más precisa de la masa del quark top

Los científicos de los aceleradores de partículas más potentes del mundo anuncian en la conferencia de Moriond su primer resultado conjunto, la medida más precisa de la masa del quark top, la más pesada de las partículas elementales. Este resultado permitirá realizar estudios sobre la relación entre el top y bosones como la partícula de Higgs o el W, además de refinar predicciones sobre evolución del universo.

Los cuatro experimentos implicados en el resultado: CDF y DZero (Tevatron, izquierda), y ATLAS y CMS (LHC, derecha). / Fermilab

Los científicos de los aceleradores de partículas más potentes del mundo, el ya extinto Tevatron (Fermilab, EE UU) y el LHC (CERN, Suiza), han unido sus fuerzas, combinado sus datos y producido su primer resultado conjunto. Los investigadores de los cuatro experimentos (ATLAS y CMS del LHC, CDF y DZero de Tevatron) anunciaron ayer en el marco de la conferencia internacional de Moriond (Italia) el considerado mejor valor para la masa del quark top.

Los cuatro experimentos reunieron su poder de análisis de datos para llegar al mejor valor para la masa del quark top, estimada ahora en 173,34 ± 0,76 GeV/c². Tevatron y LHC son los únicos experimentos en física de partículas del mundo capaces de producir el quark top, la más pesada de las partículas elementales. La enorme masa del quark top, más de 100 veces la del protón, lo convierte en una de las herramientas más importantes para los físicos en su búsqueda para entender la naturaleza del universo.

La nueva medida de la masa del quark top ayudará a describir sus conexiones cuánticas con los bosones Higgs y W

La nueva medida del valor de la masa del quark top permitirá a los científicos realizar más pruebas con el modelo matemático que describe las conexiones cuánticas entre el quark top, la partícula de Higgs y el portador de la fuerza electrodébil, el bosón W. Los físicos teóricos explorarán cómo este nuevo y más preciso valor cambiará las predicciones sobre la estabilidad del campo de Higgs y sus efectos en la evolución del universo. Además, permitirá a los científicos buscar incoherencias en el Modelo Estándar de Física de Partículas, así como buscar indicios de nueva física.

Fuente: http://www.agenciasinc.es/Noticias/Cientificos-del-LHC-y-Tevatron-anuncian-su-primer-resultado-conjunto

El "eco" del Big Bang

El anuncio de la primera evidencia sobre la inflación cósmica y las ondas gravitatorias cuánticas que surgieron en los inicios del universo ha sido valorado como uno de los grandes descubrimientos del siglo, un hito extraordinario equiparable al del bosón de Higgs.

En el primer instante de la historia del nuestro universo, hace unos 13.800 millones de años, ocurrió algo extraordinario: surgió el espacio-tiempo y se expandió a una velocidad superior a la de luz. Todo sucedió en alrededor de 10-32 segundos, un periodo cortísimo conocido como inflación, marcado por fluctuaciones cuánticas que generaron ondas gravitatorias, la pistola humeante del Big Bang.

Unos 380.000 años más tarde, se enfría el plasma caliente generado por la gran explosión y surge la radiación de fondo de microondas (CMB, por sus siglas en inglés), que desde entonces se observa de forma uniforme por cualquier parte del cielo que miremos.

La huella que dejaron las ondas gravitatorias primigenias en esta radiación CMB es lo que ha observado ahora el telescopio BICEP2 desde la Antártida.

Enric Verdaguer, catedrático de Física Teórica de la Universidad de Barcelona (UB), explica que lo que realmente se ha medido en la radiación de fondo es el modo B, un tipo de polarización con aspecto rotacional o de rizo muy característico que solo pueden producir las ondas gravitacionales. “Estas son de escalas gigantescas y no se conoce ningún otro mecanismo que las pueda producir que la amplificación que produce inflación”, comenta.

“Nos está diciendo que la inflación, aquella expansión brutal que tuvo lugar prácticamente después del Big Bang, tuvo lugar a energías predichas por teorías de la gran unificación de las fuerzas”, añade otra profesora de la UB, la astrofísica Pilar Ruiz Lapuente, del Instituto de Física Fundamental (CSIC). “Estaríamos viendo huellas de la era de la gravitación cuántica, algo realmente muy emocionante ¿no?”.

La trayectoria de las partículas se puede variar cambiando la geometría del espacio

Un equipo internacional de científicos, con participación de la Universidad de Sevilla, ha demostrado por primera vez que se puede controlar el espín o 'giro' de las partículas por medios geométricos. El avance, que aparece en la revista Nature Communications, se podría aplicar en el desarrollo de nanocircuitos.

El equipo ha demostrado por primera vez la posibilidad de controlar el espín electrónico por medios geométricos.

La revista Nature Communications publica esta semana un estudio donde se demuestra por primera vez "la manipulación controlada e independiente de fases geométricas en electrónica cuántica de  espines". El trabajo es fruto de una colaboración entre el profesor Diego Frustaglia de la Universidad de Sevilla e investigadores de las universidades de Tohoku (Japón) y Regensburg (Alemania).

El espín electrónico (momento magnético intrínseco) de una partícula responde a la presencia de campos magnéticos según dos configuraciones: dinámica (magnitud de los campos) y geométrica (dirección de los campos).

“Normalmente, las fases dinámicas y geométricas están acopladas, esto es, no puede modificarse una sin la otra”, explica Frustaglia, quien considera que con este trabajo se demuestra la “sorprendente” posibilidad de controlar las fases geométricas independientemente de las fases dinámicas gracias a una ingeniosa disposición de  campos múltiples.

“Es como si en vez de cambiar la trayectoria de las partículas mediante la aplicación de una fuerza, modificáramos directamente las propiedades geométricas del espacio en que se mueven”, apunta el científico.

Aplicaciones para procesar la información

Esto resulta de interés tanto desde el punto de vista básico como aplicado, ya que las propiedades geométricas son más estables que las dinámicas. A lo largo del tiempo el espín adquiere una fase cuántica correspondiente en cada caso, dando lugar a fenómenos de interferencia que resultan fundamentales para el desarrollo de nuevas tecnologías cuánticas de la información, por lo que el estudio puede tener posibles aplicaciones en el desarrollo de nanocircuitos para el procesamiento de información.

Fuente: http://www.agenciasinc.es/Noticias/La-trayectoria-de-las-particulas-se-puede-variar-cambiando-la-geometria-del-espacio

Descubren la masa del electrón de forma más precisa

Ahora, un equipo alemán liderado desde el Instituto Max-Planck de Física Nuclear ha calculado que ese valor es 0,000548579909067(14)(9)(2), donde los números entre paréntesis corresponden respectivamente a la incertidumbre estadística, sistemática y teórica. En gramos, la masa atómica del electrón ronda los 9,109 x 10^-28.

El último dato sobre la masa atómica del electrón facilitado por el grupo de trabajo del Comité de Información para Ciencia y Tecnología (CODATA) que se dedica a las constantes fundamentales era 0,00054857990943(23) –medido en unidades de masa atómica unificada (u)–.

La nueva medida es 13 veces más precisa que la anterior, según publican los autores en la revista Nature. Para obtenerla han utilizado una triple trampa de Penning, un dispositivo donde se estudian partículas cargadas mediante campos magnéticos y eléctricos, y la base teórica ha sido la electrodinámica cuántica.

La masa del electrón es una medida clave de la física fundamental, ya que es responsable de la estructura y propiedades de átomos y moléculas. “Es un parámetro importante para el modelo estándar de la física (que explica los componentes básicos de la materia y sus interacciones)”, subraya a Sinc Sven Sturm, el primer autor del trabajo.

Este valor es un dato clave en física, ya que es responsable de la estructura de los átomos y sus propiedades



http://www.agenciasinc.es/Noticias/Registrada-la-masa-atomica-mas-precisa-del-electron

Descubren el droleptón, la gotita cuántica

Físicos de Alemania y EE UU han descrito por primera vez un tipo de cuasipartícula formada por un puñado de electrones y huecos. Sus propiedades se asemejan a las de las gotas de los líquidos, por lo que ha sido bautizada como dropletón, nombre derivado de la palabra inglesa droplet, ‘gotita’.

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Dropletones flotando en un mar de plasma. Sus características los asemejan a gotas de líquido. / Brad Baxley

Un equipo de investigadores de la Universidad de Marburgo (Alemania) y el centro JILA (Universidad de Colorado Boulder-NIST) ha descubierto en medios semiconductores una nueva cuasipartícula: el dropleton. El trabajo se publica esta semana en la revista Nature.

Las cuasipartículas son excitaciones cuánticas formadas por partículas más pequeñas que, juntas, actúan como si fueran una sola de comportamiento predecible. Un ejemplo es el excitón, una cuasipartícula integrada por un electrón y un hueco (donde el electrón podría estar pero no está) unidos por fuerzas electrostáticas.

El dropletón es la suma de un pequeño grupo de excitones, es decir, unos pocos fotones y huecos que se condensan durante un instante (25 picosegundos, o una 25 billonésima de segundo) como las gotas de los líquidos.

Sus propiedades y aspecto de ‘gotita’ (droplet, en inglés) han inspirado a los científicos para bautizar a la nueva cuasipartícula como dropletón. En español sería algo así como ‘gotitón’. También tiene una estructura y características cuánticas diferentes a las de otras conocidas.

"Las gotitas de electrones y huecos se conocen en los semiconductores, pero por lo general contienen miles de millones de estos electrones y huecos", explica el físico de JILA Steven Cundiff, uno de los autores. "Aquí estamos hablando de gotitas con aproximadamente cinco electrones y cinco huecos”.

Para crear las nuevas cuasipartículas se han utilizado pulsos de láser ultrarrápidos. Con ellos se ha generado el plasma de electrones y huecos necesario para producir los excitones, de los que después surgen los dropletones.

El tiempo de vida relativamente ‘largo’ de estas cuasipartículas las hace lo suficientemente estables como para facilitar el estudio de interacciones cuánticas entre la luz y la materia. Según los investigadores, su detección será de interés en el campo de la física fundamental.

"Respecto a los beneficios prácticos, nadie se va a crear un aparatito de gotas cuánticas, pero esto tiene beneficios indirectos para mejorar nuestra comprensión sobre cómo interactúan los electrones en diversas situaciones, incluso en dispositivos optoelectrónicos", apunta Cundiff.

Fuente: http://www.agenciasinc.es/Noticias/Descubren-el-dropleton-la-gotita-cuantica