1905 EL MILAGROSO AÑO DE EINSTEIN

Durante el presente año, se cumplieron 110 años del Milagroso Año de Einstein, nombre que forma parte de la historia de la humanidad. Entre marzo y septiembre del año 1905, en el pasado siglo XIX,  la Revista científica alemana Annales der Physik recibió 4 estudios que cambiarían para siempre las leyes de la física y, en definitiva, nuestra concepción de la realidad: De la Luz, de la Materia, el Tiempo y el Espacio.

El autor de estos escritos, fue un joven de 26  años llamado Albert Einstein que trabajaba en la Oficina de Patentes de Berna (Suiza). Su carrera como físico estaba estancada tras el rechazo de su tesis doctoral, y su pasión científica había quedado relegada a sus ratos libres, a las largas horas muertas en la oficina y a las charlas con su colega y amigo Michele Besso.

A continuación, los 4 grandes logro de Einstein en su especial año.

El Efecto Fotoeléctrico

Annales der Physik publicó el 09 de junio de 1905, las disertaciones del oficinista, acerca del efecto fotoeléctrico y la física de la luz.

“Un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de luz” introdujo la revolucionaria idea de que la luz está compuesta tanto de energía como de partículas cuantificables: quantos para Einstein, fotones para la historia. Esta concepción d que los sistemas físicos pueden comportarse como ondas (energía) y como partículas (materia) sería la semilla de uno de los dos pilares de la física moderna: La mecánica cuántica.

Dieciséis años después esta teoría del efecto fotoeléctrico, llevaría a Einstein a la cima de la ciencia cuando en 1921 recibió el Premio Nobel de Física.

Movimiento browniano

El segundo y menos importante de aquellos estudios, se publicó el 18 de julio de 1905 y fue “Sobre el movimiento requerido por la teoría cinética molecular del calor de pequeñas partículas suspendidas en un líquido estacionario”. Aunque no revolucionó los principios de la física ni le valió un Nobel, Einstein encontró en un fenómeno físico (el movimiento browniano) la evidencia empírica de lo que pensaban muchos científicos de la época (per ni de lejos a todos) que la materia está compuesta de átomos.

Al intentar explicar este curioso fenómeno, Einstein no sólo confirmó matemáticamente la existencia de los átomos y las moléculas, sino que, por su manera de hacerlo, inauguró un nuevo campo en el estudio de la Física: La física estadística.  

Relatividad especial

El tercer estudio fue quizás el más rompedor: “Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento” llegó a Annales der Physik el 30 de junio y se publicó el 26 de septiembre de 1905.

Supuso la condensación de la nueva física de Einstein en la conocida Teoría de la Relatividad Especial, que precedería a la relatividad general (que en 1915 incluyó también la influencia de la aceleración y la gravedad).

Einstein postuló en este estudio que la velocidad de la luz es inmutable, constante e independiente del movimiento del observador; por lo tanto, a excepción de la constante velocidad de la luz, todo es relativo, incluyendo el tiempo, la distancia o la masa.

Equivalencia entre masa y energía

El 21 de noviembre de 1905, fue publicado el último de los 4 estudios, el “¿Depende la inercia de un cuerpo, de la energía que contiene?”, es en efecto un epílogo de todos los demás estudios. Es la demostración matemática de la relatividad específica y, por lo tanto, la constatación de la equivalencia entre la materia y la energía, las que quedaron condensadas en la fórmula  más famosa de la historia: E= mc²

De esta formula E= mc² se dedujo la existencia de una energía restante en los procesos como la fisión nuclear de los átomos.

Fuente: Portal OpenMind

DESCUBREN QUE EL “PEZ LUNA” U “OPAH” TIENE SANGRE CALIENTE

Sangre climatizada hace del Opah un depredador de alto rendimiento: Nada más rápido y ve mejor. Crédito: Ralh Pace / NOAA 

Una nueva investigación de la Dirección de Recursos Pesqueros de NOAA ha revelado que la Opah o Pez Luna es el primer pez descubierto que tiene sangre caliente. La sangre se calienta a través de su cuerpo al igual que los mamíferos y las aves, lo que supone que tiene una ventaja competitiva en las profundidades oceánicas frías. 

Este  pez plateado, más o menos el tamaño de un gran neumático de automóvil, se conoce de los océanos de todo el mundo y habita en aguas frías a cientos de metros debajo de la superficie, con poca luz. Nada batiendo rápidamente sus grandes aletas pectorales cual alas rojas a través del agua. Los peces que normalmente habitan en tales profundidades frías tienden a ser lentos y perezosos, la conservación de energía les permite emboscar presas en lugar de perseguirla.

Los científicos han informado hoy en la Revista Science, que el aleteo constante del Opah calienta su cuerpo, acelerando su metabolismo, movimientos y tiempos de reacción. “Esa ventaja de sangre caliente convierte el Opah en un depredador de alto rendimiento que nada más rápido, reacciona con mayor rapidez y ve más claramente”, dijo el biólogo pesquero Nicholas Wegner of Southwest Fisheries Science Center de la NOAA Fisheries en La Jolla, California., autor principal del nuevo estudio. "Antes de este descubrimiento se tenía la impresión de que era un pez de movimiento lento, como la mayoría de los peces en ambientes fríos ", dijo Wegner. "Pero ya que puede calentar su cuerpo, resulta ser un depredador muy activo que persigue a sus presas ágiles como el calamar y pueden migrar grandes distancias." 

Las branquias muestran un diseño inusual:  Wegner se dio cuenta de que la Opah era inusual cuando un coautor del estudio, el biólogo Owyn Snodgrass, recogió una muestra de su tejido branquial. Wegner reconoció un diseño inusual: Los vasos sanguíneos que llevan la sangre caliente en las branquias de los peces son diferentes de los que llevan la sangre fría de nuevo al interior del cuerpo después de absorber el oxígeno del agua. El diseño es conocido en ingeniería como el "intercambio de calor a contracorriente" del Opah. Esto significa que la sangre caliente va dejada en el núcleo del cuerpo ayuda a calentar la sangre fría que volvía de la superficie al ser respirada a través de las branquias donde absorbe oxígeno. Es parecido a un radiador de un automóvil, es una adaptación natural que conserva el calor. La ubicación única del intercambio de calor dentro de las branquias permite que casi todo el cuerpo de los peces puedan mantener una temperatura elevada, conocida como la endotermia, incluso en las profundidades frías. "Nunca ha habido nada como esto se ve en las branquias de un pez antes", dijo Wegner . "Esta es una innovación fresca por estos animales que les da una ventaja competitiva. El concepto de contra-corriente en el intercambio de calor se inventó en peces mucho antes de lo que pensábamos de la misma”.

 Los investigadores recolectaron datos de la  temperatura de Opah capturado durante las encuestas frente a la costa oeste, descubriendo que su temperatura corporal eran regularmente más caliente que el agua circundante. También adjuntaron monitores de temperatura en los OPAH pudiendo rastrear el pescado en inmersiones a varios cientos de pies y encontrar que su temperatura corporal se mantuvo estable incluso cuando la temperatura del agua se redujo drásticamente. Los investigadores encontraron que el pescado tenía una temperatura muscular promedio de unos 5 grados C por encima del agua que rodea al nadar alrededor de 150 a 1,000 pies debajo de la superficie. Mientras que los mamíferos y las aves suelen mantener temperaturas mucho más cálidas del cuerpo, la Opah es el primer pez encontrado que logra  mantener todo su cuerpo más caliente que el medio ambiente. Algunos otros peces como el atún y algunos tiburones tienen ciertas partes de su cuerpo más cálidas, como los músculos, aumentando su rendimiento en natación. Pero los órganos internos, incluyendo sus corazones se enfrían rápidamente y comienzan a reducir la velocidad cuando se sumergen en las profundidades frías, obligándolos a regresar a profundidades menores al calentarse.

 El calor proporciona ventaja competitiva del Opah en su  seguimiento por satélite,  descubrieron que pasan la mayor parte de su tiempo en unas profundidades de 150 a 1300 pies, sin salir a la superficie regularmente. “Su mayor temperatura del cuerpo debe aumentar su producción y la capacidad muscular, aumentar la función de los ojos y del cerebro, ayudando a resistir los efectos del frío en el corazón y otros órganos”, dijo Wegner. El tejido graso rodea el tejido branquias, el corazón y el músculo donde el Opah genera gran parte de su calor interno, aislándolos del agua fría. Otros peces han desarrollado limitada sangre caliente (conocido como endotermia regional) para ayudar a expandir su alcance en aguas menos profundas en las profundidades más frías. Pero el linaje evolutivo del Opah sugiere que evolucionó sus mecanismos de calentamiento en las frías profundidades, donde los peces pueden permanecer y mantenerse  en forma consistente sobre otros competidores y presas. 

Investigaciones recientes han encontrado diferencias distintivas entre Opah en diferentes partes del mundo, y Wegner dijo que los científicos ahora están interesados ​​en la comparación de características de sangre caliente en medio de ellos. "La naturaleza tiene una manera de sorprendernos con estrategias inteligentes donde menos te lo esperas", Wegner dijo. "Es difícil para mantenerse caliente cuando estás rodeado por el agua fría pero el Opah ha dado cuenta." Las encuestas de la investigación de la NOAA frente a California han capturado más Opah en los últimos años, situación que los biólogos desconocen las causas. Las condiciones actuales pueden estar favoreciendo al pescado, y su  población pueden estar creciendo. Opah no suelen ser el blanco de los pescadores frente a California, pero los pescadores deportivos locales y las pesquerías comerciales de vez en cuando cogen la especie. La rica carne del Opah se ha convertido cada vez más popular en los mercados de mariscos. "Descubrimientos como éste nos ayuda a comprender el papel especies desempeñan en el ecosistema marino, y por qué los encontramos cuando hacemos", dijo Francisco Werner, director del Southwest Fisheries Science Center. "Realmente demuestra lo mucho que aprendemos de la investigación básica en el agua, gracias a los científicos curiosos hacer buenas preguntas acerca de por qué este pez parecía ser diferente." Más información aquí.

Fuente:  NOAA Fisheries / Southwest Fisheries  Science Center

OPERACIÓN PUENTE DE HIELO Y LOS PINGÜINOS

Enlace al vídeo aquí

La NASA  ejecuta vuelos de investigación sobre la  Antártica; en muchas ocasiones vuelan sobre los lugares más remotos y “sin” vida del planeta; lo que no es cierto, por cuanto los pingüinos utilizan la costa antártica, como su hogar.

Por esta razón, los vuelos rasantes, igual que cepillos que efectúan en la Operación Puente de Hielo (Operation Ice Bridge),  presta especial atención al hábitat de los Pingüinos y  navegan cuidadosamente a fin de evitar molestar a estas aves.

Fuente: NASA

BACTERIAS SOBREVIVEN VIAJE A LA ESTRATOSFERA TERRESTRE

 Halobacteria sp. cepa NRC-1, cada célula tiene una longitud  aproximada de 5 μm 

Crédito: Wikimedia Commons

Los investigadores que ponderan la existencia de vida en Marte, han centrado su atención en las halobacterias, un tipo de extremófilos terrestre que utiliza la sal para protegerse de la agresiva radiación .

Las halobacterias (también halomebacterias o haloarchaea) son una clase de arqueas que se encuentran en el agua saturada o casi saturada de sal; también se les llama halófilos extremos, aún cuando este nombre también se refiere a otros organismos que viven en medios de alta concentración salina. Crean mareas rojas debido a su pigmentación bacteriorodopsina., pigmento que utilizan para absorber la luz, el cual será la fuente de energía para crear el ATP.

Este proceso no esta relacionado con  otras formas de fotosíntesis. Son capaces de fijar carbono a partir del dióxido de carbono.

Vista de la Placa de Petri en la plataforma que eleva un globo de helio hacia la estratosfera de la Tierra, imagen pequeña, la placa de Petri después del vuelo. 

Crédito: Earth to Sky Calculus  

Los alumnos de  secundaria, grupo investigativo científico    Cálculo La Tierra al Cielo, del Colegio Bishop CA, el pasado 20 de abril,  mediante un globo de helio,  elevaron a la estratosfera una colonia de halobacterias; los jóvenes investigadores no sólo comprobaron que  los microbios sobrevivieron, sino que siguen prosperando, situación comprobada en su clase de biología  aquí en la Tierra.

Durante su ascenso hasta llegar a 31.212 metros (102.400 pies), esta bacterias soportaron temperaturas tan bajas como ser -60º Celsius; presión del aire de sólo un 1% en relación al nivel del mar; y  niveles de radiación, los cuales fueron más de 25 veces la normal de la Tierra. Estas condiciones son similares  a las existentes en el Planeta Marte.

En lugar de clorofila, las halobacterias utilizan el bacteriorodopsin, molécula fotosintética que produce energía química de la luz solar sin producir oxígeno. Estos fotosintéticos colores de pigmentación, son los que le dan un color rojo-rosado a la colonia de halobacterias, el mismo matiz visible logrado en la placa de Petri donde fueron incubados.

Los estudiantes planean repetir el experimento mediante otro vuelo, esperando que sea tan pronto como este fin de semana.

Detalle Placa de Petri  ya en tierra, donde fue incubada la colonia de halobacterias. 

Crédito: Earth to Sky Calculus 

Los estudiantes costean sus experimentos, vendiendo tarjetas del Día de la Madre, del Padre, del Niño, etc., que son elevadas a la estratosfera de la Tierra y están posteriormente disponibles al público; con sus ganancias,  compran los globos y el helio necesario que les permite seguir en sus investigaciones.

Fuente: Space Weather / Earth to Sky Calculus / 

MICROSCOPIO DE FASE ENREDADA LOGRA APROVECHAR A DISTANCIA UNA ACCIÓN FANTASMAL.

Creación de imágenes más nítidas utilizando el enredo

 Las imágenes corresponden a una muestra de placas de vidrio sobre una superficie con forma de “Q”, la cual se ha tallado utilizando una entrada [Log in Using] de litografía óptica. A la izquierda está la imagen de la muestra obtenida utilizando el microscopio de entrelazamiento mejorado en nuevo desarrollo, el cual se utiliza sin un estado de entrelazamiento de dos fotones para iluminar la muestra. La clara imagen inferior de la derecha, se tomó utilizando una entrada simple de fotones [ una fuente de luz clásica]. Crédito: Cortesía de Shigeld Takeuchi et al. / Nature Comms

  

El microscopio de contraste de interferencia diferencial, es ampliamente utilizado para lograr la evaluación de materiales opacos o tejidos biológicos en las aplicaciones de medición de fase óptica.

Sin embargo, la relación señal-ruido para una intensidad de luz dada, está limitada por el Límite Estándar Quántico (Standard Quantum Limit –“SQL” – en inglés), lo cual es crítico para las mediciones en las que la intensidad de la luz de la sonda, está limitada con el propósito de no dañar la muestra.

Físicos japoneses, han  logrado mediante una nueva investigación, la obtención de reales beneficios que  los biólogos podrán aprovechar, por cuanto ellos deben trabajar con ése fenómeno que en su momento, Einstein lo denominó como “espeluznante”.

Al mejorar la relación señal-ruido de un microscopio de contraste  basado en la fase enredada de la explotación de la conexión entre partículas, se logra la medición sobre una de ellas permitiendo fijar en forma instantánea, el estado cuántico del otro, no importando la lejanía en que estén.

Los investigadores consideran que este mejor desempeño, particularmente podría ser útil en el estudio de las delicadas y transparentes muestras de tejido biológico.

La fase de la luz, tiene un importante papel en la microscopía moderna, debido que se pueden registrar las variaciones de los microscopios ópticos estándar, de la intensidad de la luz que pasa a través o que es reflejada por un objeto. Este método  produce imágenes de muy bajo contraste, cuando la muestra que está bajo observación es muy transparente.

Los microscopios exploran mediante una muestra, el registro de la interferencia de los rayos de luz que pasan a través de las diferentes regiones del índice de refracción, lográndose así la producción de imágenes de la fase. Para lograr imágenes de células vivas, estos dispositivos son muy adecuados, por cuanto son altamente transparentes y extremadamente sensibles a la luz intensa.

El líder del equipo, Shigeki Takeuchi y sus colegas de la Universidad de Hokkaido, en su último trabajo, utilizaron un entrelazamiento de fotones para lograr el rendimiento de “Un Microscopio de Contraste de Interferencia Diferencial (Differential Interference contrast Microscope – DIM – en inglés). Este tipo de dispositivo divide un haz láser, en dos “vigas”  centradas en puntos adyacentes al plano de la muestra, hechos para recombinarse e interferir en un adecuado detector. Es la forma en el cual el dispositivo revela la variación del índice de refracción y por lo tanto, la composición de la muestra.

Dado que cada fotón de fase  en un haz de rayos láser, ha utilizado la señal procedente de un DIM de vigas a escala no enmarañadas con una cantidad de fotones en el rayo ( N ); y como el error estadístico asociado con el conteo discreto de fotones, introduce un ruido igual a la raíz cuadrada de (N), la relación de la señal-ruido en un DIM ordinario es por lo tanto, también √N; pero si estos fotones están entrelazados, cada uno de ellos percibe las fases N veces, de tal modo que multiplican la señal y mejoran la relación señal-ruido por un factor adicional de √N.

Takeuchi y sus colegas en su experimento utilizaron lo que se conoce como Estados Mediodía (Noon States), llamados así por ser una superposición cuántica de N polarización horizontal de los fotones (con fotones “0” en el modo vertical) y N polarización  vertical de los fotones (con “0” en el modo horizontal).

Utilizando los estados mediodía, los equipos pares generó fotones enredados (es decir: donde N es 2)  que en la imagen se  indican con la letra “Q” grabada a 17 nm en una placa de vidrio.

Noon States o estados mediodía, son mediciones de precisión llevadas a su último límite mediante el aprovechamiento de los principios de la mecánica cuántica.

En la óptica multifotónica, los estados entrelazados conocidos como estados mediodía, pueden ser utilizados para obtener mediciones de alta precisión, en una forma cada vez más y más ventajosa a medida que el número de fotones crece.

La generación de estados “alto Noon” (N = 5) mediante la interferencia de la luz multifotón cuántica-down (abajo) convertida con un estado coherente clásico en un enfoque que es inherentemente escalable. Las mediciones de fase Súper-revolución con hasta 5 fotones entrelazados, se produjeron con una visibilidad mayor a las que utilizan sólo la luz clásica obtenible.

Los investigadores crearon píxeles con un promedio de 460 pares de fotones y fueron capaces de obtener un mejor posible contraste que  utilizando sólo fotones clásicos.De hecho, los investigadores encontraron que el enredo mejora la señal-ruido de la DIM en un factor de 1.35 – ligeramente menor que el valor esperado de √2 (es decir,1.41) debido a la no perfecta interferencia cuántica de dos fotones.

Warwick Bowen, físico cuántico de la Universidad de Queensland en Australia, ha elogiado el último trabajo como “Un hito en medida cuántica y un paso hacia usos biológicos”. Pero él dice que la precisión alcanzada por el grupo japonés, es “muy inferior al estado del arte en microscopios de contraste de fase convencional”.

En vez de pegarse con los Estado mediodía, Tekeuchi y sus compañeros de trabajo,  podrían lograr cosas  mejores utilizando otra forma de luz no clásica, con muy bajos niveles de ruido y que se conocen como “luz exprimida” , la cual puede ser producida en vigas luminosas y que ya son utilizadas en los detectores de ondas gravitacionales.

El equipo de Takeuchi, ahora están construyendo un “prototipo más fácil de utilizar”, adaptado para la obtención de imágenes biológicas; pero ellos también admiten que será difícil aumentar aún más el número de fotones enredados, y así aumentar la relación señal-ruido, usando fuentes existentes del grupo de enredo (paramétrico por la conversión de un cristal no lineal convencional). Utilizando un estado mediodía con 10 o más fotones   cuántico, Takeuchi dice que podría hacerse mediante un tipo especial de cristal, que utiliza menos energía y que produce pérdidas ópticas más pequeñas, o mediante el uso de la clase de circuitos fotónicos utilizados en computación cuántica. “Esto es un desafío verdaderamente excitante, tanto en aplicaciones como en la ciencia fundamental” comenta.

Esta investigación en detalle, se encuentra en arXiv

Fuente: Physicsworld (Edwin  Cartlidge escrito de Science con sede en Roma) / arXiv / Science AAAS

Traducción libre de soca.

¿MÚSCULOS ARTIFICIALES DE LÍNEAS DE PESCA E HILO DE COSER?

Los de la torcedura: ¿Músculos de fibra enrollada para hacer el trabajo pesado?

crédito: Cortesia de Ciencia / AAAS

Un equipo internacional de investigadores en un enfoque inusualmente fácil, ha desarrollado en base de fibras de polímeros de alta resistencia, músculos artificiales. En lugar de tener materiales sofisticados o caros, los músculos pueden ser producidos a partir de polímeros simples que se utilizan para hacer  líneas de pesca o hilos de coser. Cuando se calientan, estas fibras se pueden acortar o alargar mucho más que el músculo biológico, pudiendo ser utilizadas en aplicaciones tan diversas como contra ventanas sensibles a la temperatura, la ropa y la robótica "inteligente".

Tendones sintéticos

Los materiales que se expanden y contraen en respuesta a algún tipo de estímulo son útiles para la robótica, donde se utilizan para hacer "actuadores" o fibras musculares artificiales, y en escalas más pequeñas se pueden producir sensores para dispositivos lab-on-a-chip. Numerosos diseños para tales materiales se han desarrollado, tales como los materiales con memoria de forma - ya sea metales o polímeros que existen en dos fases, por lo que puede de repente acortarse o alargarse a una temperatura específica - o polímeros electroactivos - que cambian de forma en respuesta a un campo eléctrico - y electroquímicamente estimulados hilos de nanotubos de carbono. 

Todos ellos, sin embargo, tienen limitaciones. Los metales con memoria, de forma que puedan degradarse después de un número limitado de ciclos y mostrar diversas cantidades de histéresis (la renuencia a cambiar de fase). Polímeros de campo eléctrico impulsado que pueden requerir impracticablemente altos cambios en el campo. Además, todos estos materiales - especialmente el hilo de nanotubo de carbono - son altamente especializados y pueden ser muy costosos.

En la nueva investigación, Ray Baughman y sus colegas de la Universidad de Texas en Dallas, junto con sus colaboradores en Canadá, Corea del Sur, Turquía, China y Nueva Gales del Sur en Australia, tomaron un rumbo más simple. A diferencia de la mayoría de los materiales, las fibras de polímero tienden a acortar cuando se calientan, porque como la entropía del sistema aumenta, las cadenas de polímero se vuelven más desordenadas. Por su parte, esta contracción es bastante pequeña - aproximadamente un  4% para un aumento de 250º K en la temperatura.

Sin embargo, lo más importante, es que cuando las cadenas se vuelven más desordenadas, la fibra se vuelve más gruesa.

Tendones retorcidos

El equipo de Baughman trabajó una sencilla forma de utilizar esta expansión radial para amplificar o, alternativamente, para revertir la contracción térmica. Los investigadores comenzaron con una fibra formada por personas muy ordenadas, cadenas de polímeros lineales y luego tuercen repetidamente, convirtiendo las cadenas en hélices. Cuando la fibra se calienta se expande radialmente, este aumento en las longitudes de las trayectorias helicoidales de las cadenas individuales, crean así un par de torsión en la fibra que aumenta la tensión en las cadenas de polímero provocadas cuando se trata de desenroscar.

A continuación, los investigadores de la fibra trenzada en forma de espiral, demostraron que si la bobina se enrolla en la misma dirección que la fibra se había  retorcido, esta destorsión por calentamiento hace que la bobina apriete se  acorte hasta en un 49%. Más sorprendente aún, si la bobina se enrolla en sentido contrario - es decir, se enrolla hacia la derecha y la otra hacia la izquierda – el calor hace que la bobina se alargue hasta en un 69%. Esto se compara favorablemente con los músculos del esqueleto humano, el cual puede expandirse y contraerse en un máximo de alrededor del 20%, aunque los músculos utilizan tiempos de energía mucho más eficientes.

Tirando su peso

Las propiedades mecánicas fundamentales utilizadas por los músculos - expansión térmica radial combinado con la contracción térmica axial - se encuentran en muchos polímeros que se pueden comprar en cualquier tienda del ramo. Para producir los músculos de alta resistencia, los investigadores se centraron en fuertes polímeros como las líneas de pesca de polietileno y de hilo de coser de nylon. El uso de estos materiales, demostraron la utilización de los músculos en una variedad de aplicaciones de uso diario, tales como persianas que abren y cierran en respuesta a los cambios de temperatura o de tejidos con hilos de polímeros enrollados entretejidos de manera que los poros se abran cuando la temperatura aumenta. En el futuro, estos podrían ser utilizados en la ropa, permitiendo que el exceso  de calor  escape si al usuario le afecta una  ambiente demasiado caliente. "Tenemos un montón de mejoras para hacer", dice Baughman, "pero ya que estos músculos están listos para ser desplegados comercialmente y son baratos de hacer -. usted no tiene que hacer el precursor y usted puede hacer un infierno de un gran cantidad de músculo muy fácilmente ".

Richard James , experto en polímeros con memoria de forma en la Universidad de Minnesota en los EE.UU., siente "que no es un gran avance, pero es muy inteligente y me gustó mucho leer sobre el tema".

Él cree que la parte más valiosa de la investigación, es el efecto geométrico, en el que una espiral de la bobina amplifica la deformación producida, aunque señala, que es necesario un cambio de temperatura de más de 200ºK para producir las cepas más grandes, haciendo problemático las aplicaciones. "Es un método interesante", concluye. "Me puedo imaginar la gente podría combinar esto con memoria de forma que las fibras no tienen que ser polímeros."

La investigación se publica en la Revista Science 

21.February.2014 DOI:10.1126/science 1246906 Vol.43 Nº6173

Fuente: Physicsworld (Tim Wogan, escritor de ciencia en el Reino Unido)

BENEFICIOS PARA LA HUMANIDAD DE LA ESTACION ESPACIAL INTERNACIONAL

En enero del presente año, el gobierno de Obama anunció una extensión de la misión de la Estación Espacial Internacional hasta, al menos, el año 2024. El tiempo adicional permite a la NASA y a otras agencias espaciales del mundo ir en busca de ciertos objetivos importantes.

La Estación Espacial Internacional está considerada uno de los grandes logros tecnológicos, geopolíticos y de ingeniería en la historia de la humanidad.  Es un esfuerzo de colaboraciones entre 16 naciones, habiendo participado en actividades de investigación en el  laboratorio orbital más de 69 países, lográndose un  avance en el conocimiento científico fundamental; apoyando al mismo tiempo, la exploración del espacio más allá de la órbita baja de nuestro planeta Tierra, ofreciendo una multitud de beneficios a las seres humanos.

Pueden suceder muchas cosas en los próximos 10 años, a pesar de que durante la última década, el  laboratorio internacional ha sido muy conocido pero frecuentemente menospreciado, ha estado generando resultados a un ritmo extraordinario, utilizando sus capacidades únicas,

• Los ingenieros desarrollaron un brazo robot de precisión que ayuda a los cirujanos a extraer tumores del cerebro humano;
• Los experimentadores aprendieron a encender fuego sin llama, una tecnología anti-intuitiva que podría conducir a la fabricación de motores de automóviles súper eficientes;
• Los físicos contaron cientos de miles de partículas de anti-materia entre los rayos cósmicos normales, lo que es un signo inequívoco de la misteriosa materia oscura;
• Los investigadores unieron átomos en formas exóticas, creando así los bloques fundamentales de los materiales inteligentes del futuro;

…y mucho más.

Ese laboratorio es la Estación Espacial Internacional (EEI, por su sigla en idioma español o International Space Station o ISS, por su sigla en idioma inglés).

“Los logros de los últimos 10 años son notables; especialmente considerando que la estación espacial todavía estaba en construcción”, destaca Julie Robinson, quien es una científica del programa para la EEI. “Ahora que la estación está terminada, nos han otorgado al menos 10 años más”.

Por un lado, la EEI es vital para los viajes de larga duración a través del espacio profundo. “Eso puede sonar irónico dado que la estación espacial nunca abandona la órbita de la Tierra”, dice Robinson, “pero hemos determinado que las investigaciones en la estación son necesarias para mitigar 21 de 32 riesgos para la salud humana asociados con las misiones espaciales de larga duración. La ruta hacia Marte pasa por la EEI”.

Ella agrega que las investigaciones médicas relacionadas con los astronautas ayudan a las personas en la Tierra también. Los tratamientos para la osteopenia y para el deterioro muscular, y los avances en la telemedicina, son apenas unos pocos de los beneficios indirectos que se han llevado los hospitales desde que comenzó el programa de la EEI.

El Dr.Garnette Sutherland realiza una neurocirugía, utilizando el preciso Neuro Arm, una adaptación de la  tecnológica robótica de alta especialización utilizada en la Estación Espacial. Crédito: NASA

Durante los próximos 10 años, una colección de “organismos modelo” se unirá a los astronautas en la EEI para poder llevar a cabo estudios avanzados sobre ciencias biológicas. Los nuevos “miembros de la tripulación” incluyen algas, moscas de la fruta y roedores (todos ellos comparten una sorprendente cantidad de ADN con los seres humanos). “Al estudiar estos organismos en la microgravedad, aprenderemos mucho sobre nosotros mismos”, señala.

A pesar de que Robinson tiene un título universitario en biología, algunos de sus experimentos favoritos son los que están asociados al área de la física fundamental. Por ejemplo, dice, “el programa del Espectrómetro Magnético Alfa (Alpha Magnetic Spectrometer, en idioma inglés) de la estación, dirigido por Samuel Ting (quien fue reconocido con un premio Nobel), está listo para realizar descubrimientos sobre la naturaleza de la materia oscura”. Otro proyecto emocionante es el Laboratorio de Átomos Fríos (Cold Atom Lab, en idioma inglés), cuyo lanzamiento está programado para el año 2016. “Vamos a crear el sitio más frío del universo conocido en el interior de la EEI”, dice. “Esto permitirá a los investigadores estudiar formas exóticas de la cuántica, como los condensados de Bose-Einstein”.

  

 Un niño en Chiapas, México, en la escuela, llena  su taza con agua potable, utilizando la tecnología de purificación de agua adaptada desde el Soporte de Vida del Control Ambiental de la Estación Espacial Internacional. Crédito: NASA

Con la “gran canica azul” acercándose a su ventana, la estación espacial es una poderosa plataforma para las ciencias de la Tierra. Los sensores que están en construcción, y cuyo lanzamiento está programado para los próximos años, incluyen instrumentos para la predicción de huracanes, estudios sobre el clima mundial y los peligros de los rayos. “La extensión de la misión de la estación espacial permite que los instrumentos científicos de la Tierra reúnan conjuntos de datos a más largo plazo”, destaca Robinson. “Algunos de los sensores que ya tenemos reunirán un 90% más de datos durante la década venidera”.

La extensión del programa de la estación por 10 años más también impulsa el desarrollo del programa espacial comercial de Estados Unidos. Las firmas SpaceX y Orbital Sciences Corp., que están contratadas para proveer cargamento a la estación, ahora pueden aspirar a competir por futuros contratos.

SpaceX, Boeing y Sierra Nevada también están interesadas en enviar equipos a la estación para el año 2017. A medida que los proveedores comerciales brindan acceso a la órbita de la Tierra a un costo más bajo, nos estamos encaminando hacia el día en el cual los científicos viajarán al espacio para hacer sus propios experimentos, de primera mano.

En este enlace al vídeo que sigue, podrán conocer como la ciencia y la investigación beneficia la vida en la Tierra.

Fuente: NASA  14.feb.2014 /

Enlaces  relacionados:

“La Estación Espacial Internacional – EEI”

“Beneficios para la humanidad de la ISS”

EL ARTE ES ESTIMULADO POR FORMULAS MATEMÁTICAS

Mehr oder Weniger Schön (Más o menos Bella)

Ecuaciones simples, como la fórmula de Euler, son consideradas por los matemáticos, como particularmente hermosas. Fórmulas más complicadas como la del matemático indio Srinivasa Rarmanujan, se aplican sin embargo, generosamente menos. 

Crédito: Spektrum.de

La idea de que la belleza nos es sólo humo y espejos, sino que debe servir al bien y al conocimiento, se remonta a la antigüedad. Los artistas y estudiosos de la Edad Media, estaban convencidos que algo de verdad no puede ser feo. En la actualidad, matemáticos y físicos están de acuerdo que la elegancia y belleza de una teoría, a menudo ofrece la primera pista de que es correcta.

Los participantes en un estudio realizado por un equipo investigador de la Universidad College de Londres, liderados por Semir Zeki, en el cual también participaron 15 matemáticos; utilizaron 60 ecuaciones conocidas de formulas matemáticas, las que a pesar de ser complicadas, sintieron que eran muy  estimulantes y altamente estéticas, siendo muy útiles o ingeniosas por la estimulación que provocaban.

Ellos sintieron que muchas de las ecuaciones provocaban una visión activa de una zona cerebral donde  se sabe que reacciona el cerebro a los estímulos artísticos o musicales presénciales logrando que este equipo investigador percibiera  la belleza de las fórmulas.

Dos semanas más tarde, los investigadores comprobaron mediante  el uso de imágenes de resonancia magnética, la funcionalidad de la actividad cerebral de  los participantes mientras veían nuevamente las fórmulas.

Imagen: Ein Aereal für Mathe und Kunstn (Un espacio para las Matemáticas y el Arte) – Vista de las bellas fórmulas que desencadenan la activación matemática en la corteza media orbitofrontal (resaltada en color amarillo). Aquí se llevará a cabo el procesamiento de la estética del arte o la música. Crédito: Semir Zeki, John Paul Romaya, Dionigi MT Benincasa y Michael F. Atiyah

Las ecuaciones provocaron una mayor activación en la corteza orbito- frontal media ante formulas menos atractivas.

En experimentos anteriores, esta región del cerebro (orbitofrontal) ya sugirió que podía incrementarse con hermosas vistas de arte o con  la música.

Las ecuaciones eran muy claras y de diferentes longitudes. El grupo investigativo sintió las ecuaciones como algo particularmente hermoso, representando con la fórmula de Euler, un contexto complejo pero de forma sorprendentemente simple.

En cambio, una fórmula menos económica como es la ecuación de  Srinivasa Ramanujan, fue todo lo contrario, lo peor.

Fuente: Spektrum de.

Traducción libre del alemán por Soca.

Leer más:

Spektrum de.

Rechenschwäche Gibt es Nicht   (La discalculia No existe)

Zoom in die Denkzentrale  (Zoom en el centro del pensamiento)

NUEVA FUENTE DE PROTEÍNAS, LOS INSECTOS

Son verdaderas bombas de energía, tiene una serie de cualidades positivas, podrían tener en el futuro una gran preponderancia en la alimentación humana 

Crédito © fotolia / Friedberg

La población mundial supera los 7.100 millones de habitantes,  y cada año incrementará porcentajes que podrían significar una población que superará nuestra imaginación  a fines del presente siglo XXI.

¿La Tierra podrá alimentarnos?

Ante esta pregunta, es posible que ya estemos en los inicios de un problema alimenticio naciente. Es así como se detecta que el suministro de proteína se ha transformado en un problema que nos podrá afectar en el corto plazo.

La población mundial  demanda alimentos, según cálculos de las Naciones Unidas, la sola producción de trigo debe ser aumentada en un 60% de aquí al año 2050.

El consumo de carne  y pescado cada día es mayor, en especial, en los países en desarrollo constante, pero los animales también tienen que comer, y para lograrlo deben ingerir proteínas que por el momento se centraliza en la soya y harina de pescado.

Tan grande es en la actualidad el hambre de carne, que la producción mundial de soja de 210 millones de toneladas, un 85% termina en concentrados y 20 millones de toneladas de peces termina como harina de pescado concentrada, la cual va direccionada  a la alimentación de aves y cerdos destinados a la alimentación humana.

Otros problemas que se deben agregar, es la disminución de las áreas de terrenos fértiles debido al cambio climático y a la urbanización progresivamente sostenida, ante la expansión de las ciudades y a la sobre explotación de los mares. Las consecuencias de los últimos años ha sido el incremento de los precios del trigo, la soja y de la harina de pescado.

Y es en este contexto, cuando aparece la cría de insectos como una brillante solución, por cuanto estos pequeños seres,  no solo son proteínas valiosas sino que en muchos casos, se alimentan de los residuos, un recurso prácticamente infinito si consideramos que sólo en la Unión Europea, se tiran 90 millones de toneladas de alimentos.

En la actualidad, la Agencia de Investigaciones de Alimentos FERA de Inglaterra liderado por Elaine Fitches, coordina el Proyecto INSECTO que es promovido por la Unión Europea, la cual aportó para este proyecto tres millones de euros. 

Fitches dice: “Queremos demostrar que las proteínas obtenidas de insectos, son una fuente de alimento segura, sostenible y económica; estas proteínas, a partir de las larvas de moscas,  son de una calidad mucho mejor que la soja y es comparable a las de los peces”.

Elaine y sus colegas investigan, entre otras cosas, la producción masiva automatizada de insectos, ella comenta: “Para criar insectos, parece sonar simple, pero para hacerlo económicamente en escala industrial, todavía se necesita un poco de trabajo”.

Los investigadores están perfeccionando factores tales como la temperatura, la luz, la humedad y en especial, la textura de los alimentos.

¿Cómo deben estar compuestos los residuos?  ¿Qué humedad deben tener? ¿Cómo se superponen? Y así sucesivamente.

Los riesgos potenciales  de la producción de proteínas que esta examinando  el equipo de Fitches, es la eventual contaminación con productos químicos o gérmenes.

En el Instituto de Investigaciones para la Agricultura Orgánica en Suiza, el grupo que lidera Andreas Stamer ya ha logrado tener práctica en este aspecto; ellos Investigaron en un proyecto de tres años hasta que punto la comida derivada de gusanos, puede complementar la harina de pescado convencional en la cría de truchas. El resultado obtenido fue: Hasta el 50% de la harina de pescado se pudo sustituir por los de gusanos, las truchas crecieron bien como lo hacían  habitualmente al consumir el anterior alimento. Por consiguiente, se espera que en 2014 una planta piloto pueda producir entre 1.000 a 3.000 toneladas/año de este nuevo tipo de harina.

Sin embargo, en Europa y Suiza todavía está prohibido alimentar mediante harina de insectos a los vertebrados, anteriormente las proteínas provenientes de insectos solo se podían utilizar en piensos. Los expertos  anticipan que en 2014 se aprobará este nuevo tipo de harina como alimento para  animales; al mismo tiempo, se tiene que especificar los requisitos que deben cumplir los residuos orgánicos que alimentarán a los insectos.

En la actualidad hay empresas que están desarrollando alternativas entre los insectos, en Vancouver se encuentra Enterra, que  desarrolla pruebas en la reproducción de mosquitos automatizando la cría de moscas.

En Sudáfrica, la compañía Agriprotein, ha estado trabajando en la optimización de la cría de moscas y moscardones, por cuanto comen mejor la sangre, frutas y verduras. Con la colaboración de la Universidad de Stellenbosch, la empresa sudafricana ha realizado variaos estudios comparativo de proteínas.

Como se puede apreciar, el futuro de la alimentación humana podría paulatinamente ir dependiendo  de los insectos, los cuales proporcionarían, como harina, el alimento básico para los animales, aves y peces que los seres humanos consumirán como alimento cotidiano.

¿Porque hemos llegado a esta opción? Creo que no hemos sido lo suficientemente responsables para entender que lo que se siembra, tendremos que cosecharlo. Hemos tratado mal a nuestro planeta, seguimos sin comprender que el cambio climático ha comenzado, que seguimos  aniquilando los  bosques y selvas, cada día ensuciamos más los océanos; si queremos vivir debemos cuidar el único hogar que hoy tenemos: La Tierra.

Fuente: Spektrum.de / Wageningen ur 

Texto completo:- Derkluge Bauer füttert den Wurm

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