Gerald Gabrielse y John Doyle, profesores de Física en Harvard, y David DeMille, profesor de física en Yale, lideran la Búsqueda de Momentos Dipolares Eléctricos Avanzados de Molécula en Frío (ACME) y han podido confirmar que el electrón no es ligeramente aplastado, sino que es perfectamente esférico, según publican en Nature.

Ello contribuye a la validez del Modelo Estándar de la Física de Partículas describe la mayoría de las fuerzas y partículas fundamentales en el universo.

Modelo Estándar

El equipo de ACME investigó esta pregunta disparando un haz de moléculas de óxido de torio frías a una cámara del tamaño de un escritorio. A continuación, los investigadores estudiaron la luz emitida por las moléculas. Una luz torcida indicaría un momento dipolo eléctrico. Cuando la luz no se torció, el equipo de investigación concluyó que la forma del electrón era, de hecho, redonda, confirmando la predicción del Modelo Estándar.

Una carga ligeramente aplastada podría haber indicado partículas pesadas desconocidas y difíciles de detectar en presencia del electrón. Según Gabrielse:

Si un electrón fuera del tamaño de la Tierra, podríamos detectar si el centro de la Tierra estaba a una distancia un millón de veces más pequeña que un cabello humano. Así de sensible es nuestro aparato". Gabrielse, DeMille, Doyle y sus equipos planean seguir afinando sus instrumentos para realizar mediciones cada vez más precisas. Sabemos que el modelo estándar está mal, pero parece que no podemos encontrar dónde está mal. Es como una gran novela de misterio. Debemos ser muy cuidadosos sobre hacer suposiciones de que nos estamos acercando a resolver el misterio, pero tengo una gran esperanza de que nos estamos acercando a este nivel de precisión.

Lo que separa a estas partículas subatómicas de la redondez absoluta es menos de 0,000000000000000000000000001 cm, algo insignificante. Las mediciones no son solo una búsqueda de precisión. Muchos físicos han intentado calcular si el electrón está realmente aplastado, como predicen algunos teóricos.

Un estudiante de la Universidad de Oxford ha protagonizado un hito de la fotografía científica al inmortalizar un solo átomo flotante con una cámara ordinaria.

Utilizando exposición prolongada, el candidato al doctorado David Nadlinger tomó una foto de un átomo de estroncio iluminado por un láser mientras está suspendido en el aire por dos electrodos. En aras de asimilar la escala, esos dos electrodos en cada lado del punto están a solo dos milímetros de distancia.

Átomo

La imagen ha ganado el primer premio en un concurso de fotografía científica dirigido por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas (EPSRC), con sede en el Reino Unido.

"La idea de poder ver un solo átomo a simple vista me había parecido un puente maravillosamente directo y visceral entre el minúsculo mundo cuántico y nuestra realidad macroscópica", ha declarado el autor de la fotografía.

Además de usar tubos de extensión, un accesorio de lente que aumenta la distancia focal y que normalmente se reserva para fotografías de primeros planos extremos, Nadlinger usó equipo normal al que la mayoría de los fotógrafos tienen acceso. Incluso sin una plataforma particularmente complicada, su paciencia y atención fueron sus verdaderos aliados.

Cuando vemos pasear por la playa a una chica en bikini, lo último que se nos viene a la cabeza es una bomba atómica. O un átomo. Sin embargo, el bikini está íntimamente relacionado con esos términos.

Desde 1946 a 1958, los estadounidenses llevaron a cabo ensayos con bombas atómicas en el atolón de Bikini, ene el océano Pacífico. Y precisamente en 1946, el diseñador francés Jacques Heim diseñó un traje de baño de dos piezas al que bautizó como "átomo". En realidad, el nombre nada tenía que ver con las bombas atómicas, sino porque el átomo era la porción más pequeña de materia, y aquella pieza de ropa era realmente pequeña.

Ursula Andress

Como las pruebas nucleares, la prenda de ropa también generó mucha polémica por lo escandalosa que resultaba. Pero entre 1950 y 1960, el bikini se fue imponiendo, sobre todo a raíz de que Brigitte Bardot lo vistiera para la película Y Dios creó a la mujer (1956). En 1962, Ursula Andress emergió de las aguas con un bikini en la primera película de James Bond, James Bond contra el doctor No, erigiéndose así en la primera chica Bond.

Por cierto, lo que todos conocen como bocadillo caliente de jamón york y queso o sandwich mixto caliente, en Cataluña se denomina bikini, pero nada tiene que ver con el atolón Bikini. El nombre procede de Sala Bikini, que abrió sus puertas en 1953 en la Avenida Diagonal de Barcelona, y que se hizo famosa por comercializar este tipo de bocadillo tal y como explica Alfred López.

Vía | Ciencia Popular

En el siglo XIX, antes de que cualquier científico lo consiguiera, dos personas afirmaron haber visto un átomo. Eran Annie Besant y Charles Leadbeater.

Bessant tenía poco de científica: de hecho, era clarividente y activista en el movimiento religioso teosofista. Leadbeater, por su parte, era predicador anglicano.

Fue Leadbeater el que escribió un libro en 1909 titulado Química oculta, donde describía exhaustivamente y con gran precisión el aspecto de átomos individuales de diversos elementos que se le aparecieron al propio autor y, más tarde, a Besant. Al parecer, para ver estos átomos no emplearon un microscopio sino el “tercer ojo” de la clarividencia.

Las ilustraciones del átomos, a su vez, corrían a cargo de otro tipo que también era bastante extravagante: Curuppmullage Jinarajadasa, el joven compañero cingalés de Leadbeater, que asistía a las “sesiones espiritistas químicas” acompañado de un gatito blanco. Estas ilustraciones tenían un gran parecido a los organismos marinos especulares ilustrados por el biólogo alemán Ernst Haeckel, del que ya os había hablado en una ocasión.

Abunda en ello Hugh Aldersey-Williams en La tabla periódica:

Leadbeater y Besant pusieron en marcha su excéntrico proyecto atómico en 1895. Besant, recordando sus días de estudiante, afirmaba la importancia de la observación por encima de todo, y hacía gana de informar de manera neutra lo que afirmaban ver. Empezaron con un intento de observar con “una estructura demasiado compleja para describirla”. Leadbeater tuvo más suerte con el hidrógeno, que anunció que tenía un número de átomos menores “dispuestos según un plan definido”. Este, el más simple de los elementos, “se vio que consistía en seis pequeños cuerpos, contenidos dentro de una forma parecida a un huevo. Giraba con gran rapidez sobre su propio eje, vibrando al mismo tiempo, y los cuerpos internos efectuaban giros similares.” Se encontró que pesaba dieciocho anus, una unidad de medida inventada por los ocultistas, que la llamaron así por el nombre de la unidad indivisible que la materia en la metafísica jainista.

Obviamente, ninguno de los dos pudo ver átomos con el “tercer ojo”. Además, aunque se asociaron con científicos y registraran sus observaciones y medicas con enorme minuciosidad, incumplían una norma básica en la ciencia experimental: que alguien pudiera replicar sus resultados.

Michael McBride, un químico de la Universidad de Yale, consideró de nuevo los datos de la pareja y los sometió a un análisis estadístico. Encontró que la coincidencia entre sus cifras para los pesos atómicos relativos de los elementos y las que la ciencia acepta no era sólo estrecha, sino que era demasiado exacta para ser cierta: cualquier procedimiento experimental genuino hubiera producido una mayor dispersión de los datos. Sin embargo, McBride exonera a Leadbeater y Besant de fraude. Cree que, por el contrario, una ilusión colectiva los llevó a asociar sus valores “observados” con los establecidos.

Nuestra compañera Lieya Ortega, de Xataka Foto, nos hacía conocedores de esta noticia publicada en la revista digital Science Daily.

Como bien apunta Lieya en su post, este hecho es un logro muy importante para el mundo de la microscopía, ya que, como dijo el Dr. Streed, miembro del equipo de investigación de la Universidad de Griffith:

Estos experimentos ayudan a confirmar nuestro entendimiento de la física atómica y puede ser útil para la computación cuántica

Vía | Xataka Foto

Un grupo de científicos ha descubierto un método para modificar la disposición atómica de un grupo importante de materiales electrónicos y alterar sus propiedades magnéticas. La innovación radica en que utilizan pulsos de luz en el rango del terahercio (un rango correspondiente a 0.1 – 1 mm en las longitudes de onda), sin calentar el material.

Aunque el descubrimiento posee únicamente interés científico, diferentes especialistas aseguran que puede suponer un nuevo enfoque para conseguir nuevos chips de memoria no volátil más rápidos y con menos consumo energético.

Esta investigación se ha llevado a cabo en el SLAC National Accelerator Laboratory’s Linear Coherent Light Source (LCLS) y se ha ensayado pulsos de luz de 130 femtosegundos —unidad de tiempo que equivale a la milbillonésima parte de un segundo— sobre muestras de manganita, un complejo óxido de manganeso que posee diversas propiedades electrónicas y magnéticas de interés.

En cada uno de estos ‘disparos’ de luz, los átomos del material se recolocan sin modificar apenas la temperatura global del material. Para medir la alteración magnética del material, se emplea pulsos láser de rayox X LCLS’s Soft X-ray Materials Science (SXR).

Este procedimiento de alteración magnética a partir de pulsos de luz no es algo nuevo, ya que se conoce desde hace años. Sin embargo, hasta ahora no se había conseguido un nivel de energía que no calentara el material, lo que limitaba enormemente las posibles aplicaciones.

Los últimos experimentos del LCLS confirman que la radiación terahertz sólo distorsiona la red lo suficiente como para reorganizar las propiedades electrónicas y magnéticas, sin generar calor adicional.

El equipo de investigación ha sido dirigido por científicos de la MPSD (Först and Andrea Cavalleri) y el Brookhaven National Laboratory (Ron Tobey and John Hill). Los resultados han aparecido publicados en enero en Physical Review B.

Vía | SLAC National Accelerator Laboratory

Químicos de la Universidad de Tufts (Medford, Massachusetts) han desarrollado la primera molécula motor eléctrico, lo que potencialmente puede crear una nueva clase de dispositivos que podrían ser utilizados en aplicaciones que van desde la medicina hasta la ingeniería.

El motor molécula se acciona a partir de un microscópico especial conocido como scanning tunneling microscope (STM), que envía una señal eléctrica haciendo girar la molécula en un sentido u otro. Ésta está formada por una base de azufre (amarillo en la imagen), que se ancla sobre un conductor de cobre (naranja). La molécula de azufre posee átomos de carbono e hidrógeno que irradian para formar unas cadenas de carbono (color gris en la fotografía) y que pueden girar libremente alrededor del lazo de azufre y cobre.

El equipo de investigadores tiene previsto presentar este motor en miniatura para el Guinness World Records y se publicará en la revista Nature Nanotechnology durante este mes.

Este motor mide únicamente 1 nanómetro de diámetro, lo que supone un trabajo innovador respecto al actual récord mundial que es un motor de 200 nanómetros. Para que os hagáis una idea de las dimensiones que estamos hablando, un filamento de cabello humano posee unos 60.000 nanómetros de ancho.

De acuerdo con E. Charles H. Sykes, autor principal del estudio:

Ha habido un progreso significativo en la construcción de los motores moleculares alimentados por luz y reacciones químicas, pero esta es la primera vez, aparte de algunas proposiciones teóricas, que se muestra un motor molécula accionado eléctricamente. Hemos sido capaces de demostrar que se puede proporcionar electricidad a una sola molécula y conseguir que haga algo determinado y no aleatorio.

El equipo ha determinado que mediante el control de la temperatura de la molécula se puede influir en su rotación. Temperaturas de alrededor de 5 grados Kelvin (K) --aproximadamente unos (-450) grados Fahrenheit (ºF)-- son idóneas para seguir el movimiento del motor.

Si bien existen varias aplicaciones prácticas para este motor eléctrico de escala nano, todavía deben hacerse una serie de avances para mejorar la tecnología, ya que a temperaturas más altas el motor gira mucho más rápido y es difícil de medir y controlar.

"Una vez que tenemos una mejor comprensión de las temperaturas necesarias para conseguir el movimiento, podríamos emplear este conocimieno para aplicaciones de la vida real que empleen dispositivos pequeños" afirma Skyes.

Vía | Universidad de Tufts

Hace apenas unas horas, se ha anunciado desde Fermilab el hallazgo de otra partícula subatómica nueva que viene a completar un poco más el puzzle que constituye la realidad.

No ha sido una sorpresa sino una confirmación: se sospechaba su existencia pero es la primera vez que ha sido detectado con instrumentos de laboratorio. Su nombre es Xi-sub-b. Para encontrar una partícula tan esquiva, se tuvo que hacer de forma indirecta mediante un patrón de desintegración de partículas, para lo cual tuvieron que suceder 500 billones de colisiones.

Xi-sub-b es un partícula formada por tres quarks (es decir, que pertenece a la familia de los bariones): un quark extraño, un quark arriba y un quark abajo.

Los experimentos del Tevatron en Fermilab ya descubrieron los bariones Sigma-sub-b en 2006, observaron el barión Xi-b-menos en 2007, y encontraron el Omega-sub-b en 2009. El Lambda-sub-b se descubrió en el CERN.

La colaboración CDF (un experimento internacional de aproximadamente 500 físicos de 58 instituciones en 15 países) envió un artículo que resume los detalles de su descubrimiento Xi-sub-b a la revista Physical Review Letters. Está disponible en el servidor de arXiv desde el 20 de julio de 2011.

Vía | Ciencia Canija

¿Los diamantes son para siempre? Según se mire. Si se mira con un microscopio, la respuesta debe ser que no. Porque un diamante expuesto al sol pierde peso, concretamente átomos de carbono. Los usuarios de joyas, sin embargo, podéis estar tranquilos: la pérdida no es apreciable a simple vista (la tasa de pérdida es muy lenta, incluso con una lámpara UV de mercurio típica en un laboratorio se necesitarían alrededor de 1.000 años para eliminar un microgramo de diamante).

A pesar de ser uno de los materiales más duros conocidos, esta pequeña pérdida de átomos podría ser de gran ayuda para los investigadores que trabajan para aprovechar las excepcionales propiedades ópticas y electrónicas de los diamantes.

Por ejemplo, muchos de los nuevos usos de los diamantes, a partir de la emisión de luz láser para la comunicación cuántica y la computación, requieren micro o nano-características en la superficie del diamante. El físico Rich Mildren y su equipo en la Universidad Macquarie en Sydney ha demostrado que los rayos de luz ultravioleta (UV) ofrecen una manera especialmente limpia para hacer precisamente eso.

Los diamantes son generalmente grabados con láser en un proceso llamado ablación, que quema los átomos de la superficie, dañando más al del grafito que el diamante. Mildren y sus colegas muestran que mediante la reducción de la potencia del pulso del láserse podría evitar esto. Mildren y su equipo descubrieron el efecto por accidente:

Queríamos mostrar que el diamante puede operar en longitudes de onda que otros materiales no pueden, y los rayos UV es una de esas regiones.

Vía | Scientific American

La mayoría de gente cree que los hallazgos científicos son fruto del esfuerzo y de un largo proceso de ensayo y error. Sí, algunos hallazgos científicos florecen de esta forma. Pero sólo algunos. Un gran número de descubrimientos científicos son fruto del azar, de la pura chiripa del investigador, de estar buscando una cosa y encontrar otra.

A este proceso azaroso se le conoce por el nombre de serendipia. El verdadero motor de la ciencia. La palabra fue acuñada por Horace Walpole en una carta a su amigo Horace Mann, en 1974. En la carta se hacía referencia a un cuento de hadas titulado Los tres príncipes de Serendip, los cuales “siempre estaban haciendo descubrimientos, por accidente o sagacidad, de cosas que no se habían planteado”.

Obviamente, para que se produzca la serendipia deben darse dos requisitos: que el investigador dedique muchas horas a su trabajo (aunque sea buscando otra cosa) y que su preparación sea lo suficientemente profunda como para darse cuenta de que ha descubierto algo importante (aunque no sea lo que buscaba).

En esta serie de artículos sobre la serendipia, pretendo presentaros los casos más famosos y también los más estrambóticos.

EL MENDRUGO DE PAN ATÓMICO

Vamos con el primero, quizá uno de los primeros casos de serendipia documentada. Sucedió hacia el 400 a.C. Se dice que el filósofo Demócrito, tras oler un pan recién horneado, pensó que olía estupendamente bien, pero también se planteó cómo era posible que su nariz pudiera oler el pan a distancia si nada lo unía a él.

Demócrito, que no tenía a su disposición la tecnología apropiada, simplemente echó mano de su imaginación: vale, son partículas diminutas de pan que transportan las propiedades del alimento y llegan flotando hasta mi nariz. Son partículas tan pequeñas que no las veo, pero mi nariz sí las registra. (Lo cual implica algo muy desagradable si alguien huele a pedo o a excrementos).

Demócrito también dedujo que era posible fraccionar un trozo de pan en migas cada vez más pequeñas, pero llegaría un punto en que ya no podría hacerlas más pequeñas. Este punto en el que la miga ya fuera indivisible en más fragmentos sería la unidad fundamental del pan y de cualquier otra cosa.

Llamó a esas partículas indivisibles de una forma que hoy nos resulta muy familiar, aunque no signifique exactamente lo que en su día dedujo Demócrito: átomos. En griego significa precisamente “indivisible”.

En 1599, el monje italiano fray Giordano Bruno fue enviado a la hoguera por el Santo Oficio. Cometió el grave delito de anunciar la existencia del átomo.