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viernes, 16 de mayo de 2014

Nanoinvestigación MIT

El MIT apuesta por la nanoinvestigación

  • Con su nuevo edificio, el MIT duplicará las instalaciones dedicadas a la nanotecnología

  • En total, las nuevas instalaciones acogerán unos 200.000 investigadores

  • El edificio empezará a construirse en 2015 y estará totalmente operativo en 2018

En la imagen, una recreación del aspecto del edificio, que estará...
En la imagen, una recreación del aspecto del edificio, que estará acristalado. MIT

El MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) ampliará el campus con la construcción de un edificio -bajo el nombre de MIT.nano- dedicado exclusivamente a proyectos de nano investigación. La instalación empezará a construirse el año que viene pero no estará funcionando a pleno rendimiento hasta el 2018. Según relata la web del The Boston Globe, la inversión asciende a 350 millones de dólares -algo superior a 250 millones de euros- y tendrá la extensión de dos campos de futbol.
El edificio tendrá un lugar de honor en el campus dado que estará al lado del emblemático Dome. Con esta construcción, el MIT duplicará las instalaciones dedicadas a la nanoinvestigación que, actualmente, están repartidas entre varios laboratorios. Se espera que unos 200.000 investigadores puedan desarrollar sus experimentos a nano escala, o lo que es lo mismo, a una escala similar a la 1/100.000 parte del grosor de un pelo.
En palabras del presidente del MIT, Rafael Reif, el nuevo proyecto se enmarca "en la larga tradición del campus por apostar en tecnologías y estrategias del futuro que lo han hecho estar a la vanguardia del descubrimiento y la innovación para resolver los problemas mundiales más urgentes".
Por su parte, el líder del proyecto MiT.nano y profesor de Ingeniería del MIT, Vladimir Bulovic ha afirmado que "tenemos muchos desafíos que la tecnología actual no puede afrontar y si queremos hacer cambios radicales, necesitamos este edificio con las herramientas de la nanociencia y la nanotecnología en su interior".
"Un nanómetro es realmente la unidad de medida del MIT en la actualidad", ha añadido Bulovic, que también ha apuntado las aplicaciones en las que se verán avances como: diseñar nuevas moléculas para nuevos materiales, liberar medicamentos en el cuerpo, "mejorar el próximo iPhone" o "una nueva tecnología de pantalla de televisión". "Todo ello depende de la investigación a nanoescala", ha sentenciado Bulovic.
Vista del campus con el nuevo edificio.
Vista del campus con el nuevo edificio. 

"Edificio céntrico"

El nuevo edificio ocupará el lugar del edificio 12 y conservará su numeración. El emplazamiento tendrá una vía de entrada a través del pasillo infinito -Infinite Corridor- del MIT que cruza el edificio principalde lado a lado del campus. El objetivo es que el MIT.nano no quede alejado de ningún departamento. "El edificio tiene que ser céntrico porque la investigación a nanoescala es central para muchas disciplinas", ha asegurado Bulovic.
Pese a esta centralidad, en la planificación del edificio se ha prestado especial atención en la necesidad de aislar el edificio de vibraciones que puedan perjudicar las investigaciones. Nada fácil en una universidad que, por muy surrealista que parezca, está atravesada por una vía de tren operativa a diario. Así, el edificio contará con una planta preparada para minimizar al máximo las leves vibraciones y rebajar al mínimo las interferencias electromagnéticas.
Las prestaciones más innovadoras se llevarán a cabo también en los laboratorios. Las salas blancas, espacios que deben cumplir con unos parámetros determinados para no alterar los experimentos, contarán con una ventilación de hasta 250 veces por hora, cuando en habitaciones corrientes, como las aulas, basta con una renovación de seis veces por hora.
Preguntado sobre un posible encarecimiento del proyecto, Bulovic argumenta que el coste total por metro cuadrado no difiere del que han tenido recientemente Harvard o la Universidad de Massachusetts, en Lowell, para espacios destinados a la misma finalidad.

"Impacto revolucionario"

Al frente del Microsystems Technology Laboratories (MTL) y tras 25 años como profesor de Ingeniería en el MIT, se encuentra Jesús del Álamo que dada la magnitud del MIT.nano espera "doblar el volumen de investigación, entrar en nuevas áreas y aumentar la investigación interdisciplinaria que es donde tiene lugar mucha innovación", señala.
Recreación del aspecto que tendrá el nuevo centro de nanotecnología...
Recreación del aspecto que tendrá el nuevo centro de nanotecnología (a la derecha). 
Se da el caso que el MTL se creó, justo hace 30 años, para explotar las microtecnologías en electrónica y comunicaciones. Estas técnicas han tenido "un impacto revolucionario" en muchas disciplinas, argumenta del Álamo. Además, "a medida que en ciencia e ingeniería se progresa en el procesamiento de más materiales en un régimen de dimensiones más pequeño, se abren nuevas puertas con nuevas posibilidades para la ciencia y la ingeniería".
A día de hoy, el departamento ya trabaja con alternativas al silicio mediante semiconductores que "van a transformar el campo de la ingeniería en potencia", asegura el director del MTL. Es el ejemplo del nitruro de Galio, por ejemplo, que dadas "sus propiedades extraordinarias", permitirá llevar a cabo sistemas de control de la electricidad "más eficaces". Asimismo, se darán avances en pantallas, iluminación de estado sólido y electrónica con la creación de superficies listas -smart surfaces-.

Aviones "más resistentes y ligeros"

Asimismo, al frente del departamento de Aeronáutica y Astronáutica del MIT, se encuentra Jaume Peraire, que considera que las técnicas de nano investigación van a permitir crear "materiales más resistentes y ligeros" o avanzar en las técnicas de propulsión que, precisamente, dependen de esta técnica.

lunes, 5 de mayo de 2014

No hay ni un físico que entienda qué es la energía oscura

“No hay ni un físico que entienda qué es la energía oscura”

Este físico experimental español lleva más de una década trabajando en la catedral de la física de partículas. Tras el descubrimiento del bosón de Higgs, explica cuáles serán los retos del LHC cuando empiece a funcionar de nuevo en 2015

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El físico Frederic TeubertAmpliar
El físico Frederic Teubert / FBBVA
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“Cuando era más joven me fascinaba la filosofía, pero luego me di cuenta de que era un poco hablar por hablar. Después entendí que la física se dedicaba a responder el tipo de preguntas que yo me hacía filosóficamente: ¿Cómo de grande es el universo? ¿Qué edad tiene? ¿De qué está hecho?”. Así resumeFrederic Teubert cómo decidió dedicarse a la física de partículas. En 2002, Teubert se convirtió en el primer físico experimental español que consiguió una plaza en el laboratorio europeo de física de partículas CERN, sede del acelerador de partículas más potente del mundo y catedral por antonomasia de la ciencia de frontera en su campo. Desde el detector LHCb ha visto cómo la trabajosa caza del bosón de Higgs se convertía en un hallazgo histórico, aunque aún duda de que lo que se ha visto sea realmente el tipo de partícula que describen las teorías. Teubert, que ha viajado a España recientemente para participar en una charla organizada por la Fundación BBVA, habla en esta entrevista de las próximas fronteras de la física y de cómo se intentarán responder las mismas preguntas que comenzó a hacerse cuando todavía era un niño.
III FREDERIC TEUBERT
Frederic Teubert, nacido en Barcelona, fue el primer físico experimental español  con plaza permanente en el CERN. Es doctor en Filosofía y en Física por la Universidad Autónoma de Barcelona. Actualmente su trabajo se centra en los experimentos ALEPH y LHCb.

¿Cuánto ha cambiado nuestro conocimiento del universo tras el descubrimiento del bosón de Higgs y las ondas gravitacionales primordiales?

Antes del descubrimiento del higgs yo te habría dicho que no existía con un 99% de probabilidades. Perdí la apuesta y, como yo, muchos otros físicos de renombre. El modelo estándar se creó hace 40 años y se incorporó esta solución esotérica que es el bosón de Higgs. Y, si me insistes, creo que aunque hayamos encontrado algo que parece funcionar como el mecanismo del higgs y hemos encontrado algo que se parece mucho a la partícula del modelo estándar, creo que cuando hagamos más medidas nos daremos cuenta de que no es el higgs del modelo estándar. Pero haberlo descubierto es una revolución, un hito histórico.

¿Y las ondas gravitacionales anunciadas hace poco?

Si se confirman, porque las observaciones se deben validar con un experimento independiente, son unos resultados muy sorprendentes. Lo que han visto son ondas gravitacionales de la época de la inflación. Y la inflación es aún una teoría, algo que pudo existir o no. Combina las dos teorías fundamentales de la física que por ahora no sabemos cómo mezclar:  la física cuántica y la teoría de Einstein de la gravitación. De hecho el modelo estándar no incorpora la teoría de gravitación de Einstein y es el motivo principal por el que no puede ser la famosa teoría que unifique todas las fuerzas. La teoría de la inflación mezcla las dos cosas. Si realmente son ondas gravitacionales de esa época es un paso muy importante, porque tienes una herramienta experimental que te permite estudiar la teoría gravitacional con la cuántica.

¿Es un descubrimiento de la talla del higgs?

Sí, sin duda.

¿Cuál es ahora el objetivo del LHC?

El objetivo del LHC ahora que ya hemos encontrado algo que se parece mucho al higgses encontrar las partículas que no están en el modelo estándar y que podrían ser materia oscura. Esto se puede hacer de dos maneras. Cuando en 2015 vuelva a funcionar el acelerador, alcanzará el doble de energía que hasta ahora, así que puede ser que se produzcan directamente esas partículas. Si no, hay otra manera. Medir de forma muy precisa procesos que existen en el modelo estándar y que son muy raros. En la física cuántica cuando haces medidas muy, muy precisas te chocas con el principio de incertidumbre de Heisenberg. Este dice que durante un tiempo muy pequeño la energía puede ser cualquier cosa. Si haces medidas muy precisas en un tiempo muy pequeño la energía podría ser suficiente para crear virtualmente estas partículas. Y con medidas de mucha precisión se podría detectar estas partículas y aprender sus propiedades, saber si son materia oscura. Al final se podría hacer  por fin un esbozo de la nueva teoría que podría sustituir al modelo estándar e incluir la gravitación.
“Las preguntas que hacemos aquí son las mismas que se hace un niño  en España o en Jerusalén, aunque no tenga nada que comer”

Recientemente habéis hecho un descubrimiento importante en el LHCb, ¿en qué consiste?

El LHCb y el resto de detectores del LHC son experimentos de mucha más precisión que cualquier otro. Lo que sucedía era que, dentro del modelo estándar, las partículas fundamentales son los quarks y los gluones. Estos se juntan para formar otras partículas compuestas. Hasta ahora habíamos observado uniones de dos y tres quarks. Lo que no sabemos es si puede haber otras combinaciones con cuatro, cinco o más quarks. Hace unos años, un experimento en California y otro en Japón encontraron evidencias de tetraquarks, partículas formadas por cuatro quarks. Pero parecían tener propiedades muy diferentes según lo que decían uno y otro experimento. Ahora el LHCb nos ha permitido decir con exactitud cómo son realmente estas partículas. No nos lleva más allá del modelo estándar pero sí nos informa de sus limitaciones.
http://esmateria.com/2014/05/02/hay-ni-un-fisico-en-todo-el-mundo-que-entienda-que-es-la-energia-oscura/

¿Por ahora ni rastro de materia oscura?

Un candidato dentro del modelo estándar a ser materia oscura podría ser el neutrino. Pero no lo es porque viaja demasiado rápido. Para que pueda hacer el efecto de la materia oscura que observamos en el universo tiene que ser una partícula como un neutrino pero que no viaje a la velocidad de la luz. La materia oscura no interacciona con la luz, como el neutrino, por eso es oscura, pero además tiene que tener más masa que el neutrino, para que pueda conglomerarse y cree cúmulos. Por eso no hay ningún candidato dentro del modelo estándar.

Siendo realistas, ¿cree que se encontrará materia oscura tras la vuelta al funcionamiento del LHC en 2015?

Personalmente creo que no va a ser suficiente la energía. Pero la otra posibilidad, la relativa a las medidas de precisión, tal vez sí sea sensible a la presencia de estas partículas. Es la magia de la física cuántica. Si consigues medir las cosas de forma suficientemente precisa, verás que te desvías de lo que predice el modelo estándar y esa desviación te dará la idea de qué modelo contiene estas partículas. Si la energía no llega, sí espero que en los próximos 10 o 20 años tengamos suficientes medidas de precisión para demostrar evidencia de materia oscura.
“Planeamos crear un acelerador del tipo del LHC pero con una circunferencia de 100 kilómetros”

¿Y qué hay del otro gran ingrediente del universo, la energía oscura?

No creo que haya ningún físico en el mundo que te pueda explicar qué es porque no hay nadie que lo entienda. Compone el 75% de toda la energía en el universo y tiene unas propiedades rarísimas. En lugar de que dos fuentes de energía se atraigan, como pasa con las teorías de Einstein, con la energía oscura se repelen. Es la razón por la que el universo no solo se está expandiendo sino que esta expansión se está haciendo cada vez más rápida. Soy escéptico de que encontremos una explicación de lo que es en los próximos años. La física en general es como un puzle y la energía oscura es una de esas piezas que no sabes dónde van porque están en una parte que no has hecho. La materia oscura sí lo está. Cuando encajemos la materia oscura tal vez podamos avanzar más.

¿Cómo ha afectado la crisis a la participación española en el CERN?

En España, antes de los 90 no existía la física experimental. Desde esa época las cosas han cambiado mucho y ahora,  España, sin ser uno de los países que contribuye más, tiene una presencia de calidad mucho mayor de lo que le corresponde. La financiación últimamente es mucho más baja y lo que veo es que mucha gente que quiere seguir trabajando en este campo no tiene la oportunidad de hacerlo en España. Se hizo un esfuerzo para salir de esa penuria experimental y se está perdiendo esa inversión.

En el CERN trabaja gente de muchos países, incluso naciones enfrentadas como Palestina e Israel o India y Pakistán. ¿Nunca interfiere la política?

En el CERN ciertamente no sabes si uno es de izquierdas o derechas o de dónde vienen, hay un interés colectivo que sobrepasa el resto de preocupaciones que puedas tener y es el interés universal en la ciencia. Las preguntas que hacemos aquí son las mismas que se hace un niño  en España o en Jerusalén, aunque no tenga nada que comer.

¿Cuáles son los planes de futuro para el nuevo LHC?

Hace uno o dos años se decidió la estrategia: esperar cinco años. Mientras, se han diseñado varias propuestas. Una de ellas es un acelerador lineal de electrones y positrones. Japón está muy interesado en hacer una versión parecida pero algo menos energética. La otra opción es hacer otro acelerador del tipo del LHC pero con una circunferencia de 100 kilómetros. Con él multiplicaríamos la energía por 10, pero hasta que el LHC no nos diga cuál es esa teoría que tiene que suplantar al modelo estándar y a qué energía está, es un tiro a ciegas.

jueves, 1 de mayo de 2014

Almacenamiento Memoria./cuarzo/ Hitachi

Desde hace mucho tiempo la ciencia ficción nos ha tentado con cosas como cristales y varillas de almacenamiento. El almacenamiento tridimensional tiene un potencial enorme, pero los requerimientos técnicos para hacerlo viable son mucho más altos de lo que creemos.
Aún así, Hitachi ha anunciado, según publica www.neoteo.com, un método para guardar información en pequeños cristales de cuarzo. La mayor virtud detrás de estos cristales es su resistencia, ya que en teoría puede durar millones de años sin degradar la información almacenada, además de soportar químicos y altas temperaturas.
Cada vez que se presenta el interrogante sobre la durabilidad de losmedios de almacenamiento, la respuesta principal sigue siendo más o menos la misma: La tecnología que usamos hoy no es confiable. Todos los medios no-volátiles actuales pueden sufrir pérdida de información debido a una enorme cantidad de factores conocidos, y otros tantos que están fuera de nuestro radar.
Expertos en la materia se vuelcan hacia materiales resistentes, que pueden soportar lahostilidad de ambientes extremos, sin mencionar el natural paso del tiempo. Hemos visto cosas como discos de zafiro y equivalentes a la Piedra Rosetta colocadas en cometas. Ahora, la gente de Hitachi ha presentado algo digno de cualquier serie de ciencia ficción, y el «medio» en cuestión, es el cuarzo.
Se trata de un prototipo basado en un cristal de cuarzo compuesto por cuatro capas, y posee un espesor que apenas supera los dos milímetros. La densidad actual del prototipo está en el orden de los 40 megabytes por pulgada cuadrada, un valor que se compara al de la densidad que posee un CD-ROM convencional (más allá del tipo de datos que tenga guardado en su interior).
En esencia, la tecnología de Hitachi puede grabar puntos en cada una de estas capas del cristal, los cuales pueden ser leídos con un microscopio común y corriente. Aunque no imagino a nadie leyendo código binario a través de un microscopio, no hay que cerrar la puerta a un sistema óptico más avanzado o a mayor capacidad, debido a que es posible agregar más capas.
La resistencia natural del cuarzo hace que la tecnología de Hitachi sea una excelente candidata para desarrollar sistemas de almacenamiento a largo plazo. En condiciones ideales, cualquier cosa grabada en estos cristales de cuarzo debería conservarse intacta por millones de años, mientras que en situaciones más extremas, los cristales pueden soportar los efectos de varios químicos, y tolerar temperaturas de mil grados Celsius por un espacio de dos horas. Ahora, los cristales podrán sobrevivir al paso del tiempo y la crudeza de los elementos, ¿pero qué hay de nosotros mismos? Después de todo, los objetos contundentes y las ganas de romper cosas no están en falta...