¡Que siga el avance tecnológico!

Quiero despedir el año con varias entradas, como una forma de redimir mis escasos artículos durante el 2009, así que ahí va otra.
Esta vez se trata de un artículo de la revista New Scientist, que habla sobre el reciente (el artículo es del 21 de Diciembre de este año) descubrimiento de pulsos de luz de un único ciclo (es decir, que sólo contiene una longitud de onda). Lo he traducido para aquellos que, o bien tienen dificultades, o bien sienten pereza cuando se encuentran con un artículo en inglés.
Para los que lo prefieran en la lengua original, al final del artículo os facilito la dirección.

Ondas lumínicas de un solo ciclo brotan de un láser de fibra
Una de las metas que tanto tiempo había escapado de los físicos ha sido alcanzada: producir un pulso de luz tan corto que tan sólo contiene una oscilación de onda.
Los flashes son casi tan cortos como un pulso de luz puede ser, según las leyes de la física. “Estos nuevos pulsos “super-cortos” podrían ser usados como “fogonazos” para captar acontecimientos muy pequeños y rápidos, tales como la interacción entre un fotón y un electrón”, dice Alfred Leitenstorfer de la Universidad de Constanza en Alemania. “Un pulso de un solo ciclo contiene energía más densa que un pulso con más picos y vientres”.

Asimismo, podrían mostrar el camino de acelerar la transmisión de información a través de los cables de fibra óptica, sin más que disminuir la mínima cantidad de luz necesaria para transformarla en lenguaje digital binario: 1 o 0.
El grupo de Leitenstorfer dejó a un lado los láseres cristalinos típicamente usados por los físicos para encontrar estos pulsos de luz super-cortos, decidiendo usar láseres de fibra óptica y longitudes de onda como las que se pueden encontrar en telecomunicaciones.

Un hito tecnológico
“La generación de pulsos de un único ciclo gracias a sistemas compuestos esencialmente por fibra marca claramente un hito en la tecnología óptica”, dice Martin Fermann, de la empresa de láseres Imra America, y que no estuvo involucrado en el trabajo. Espera que “el régimen de un único ciclo se convertirá en un nuevo modelo” con aplicaciones en un procesado más avanzado de la imagen, la señal o la sensibilidad.

El principio de incertidumbre formulado por el físico Werner Heisenberg pone un límite en la duración mínima que un pulso de luz puede tener, sea cual sea la longitud de onda, es decir, en términos de tiempo o de número de ciclos. El grupo de investigadores sabía que en el espectro infrarrojo de frecuencias que estaban usando, el principio de incertidumbre indicaba que tenían que disminuir el pulso a ínfimos femtosegundos (centésimas de millonésimas de segundo).
Los investigadores de Constanza empezaron con pulsos desde una única fibra laser y la separaron en dos conjuntos de fibras que contenían átomos del raro metal terrestre erbio para amplificar las ondas. Cada fibra tenía entonces una segunda etapa que alteraba la longitud de onda de la luz, en una reduciéndola aproximadamente un 40 %, y en la otra haciéndolo una cantidad similar. Las dos fibras convergían de nuevo, causando que los dos rayos de luz interfirieran entre sí de forma que cancelaron la mayoría de las ondas para dejar un único ciclo de onda que duró tan sólo 4,3 femtosegundos.

"El mayor desafío
fue medir el pulso"

Algunos pulsos que son incluso más cortos (de 3,9 femtosegundos), habían sido realizados con anterioridad usando longitudes de onda que eran aproximadamente la mitad que las anteriores. Pero la relación entre la longitud de onda y la frecuencia nos indica que no eran fracciones puras de luz, sino que contenían entre 2 y 1.3 ciclos.

La fibra fue la clave
La clave del éxito, afirma Leitenstorer, fue usar una única fuente para generar los dos pulsos de luz que, combinados, producen el pulso corto. “Gracias al uso de una tecnología únicamente de fibra pudimos recombinar esas dos partes”, le comenta a New Scientist. “El mayor desafió en todo este asunto fue medir el pulso”. Para ello, una serie de pulsos cortos fue comparada con cada una de las otras para verificar que, efectivamente, tan sólo estaban constituidas por un ciclo.
Mejores refinamientos del experimento deberían ser posibles. “Hicimos estos experimentos en tres semanas” dice Leitenstorfer. Su grupo afirma que pueden eliminar la radiación de fondo (en el artículo lo llaman acertadamente ruido de fondo, es simplemente para un mejor entendimiento) para crear ciclos únicos que aparezcan más estables y claros.

Fuente: New Scientist

El efecto fotoeléctrico y los faros

El otro día alguien me comentó algo acerca de un nuevo coche (no desvelaré la marca, que no es cuestión de hacer publicidad, aunque creo que es algo que ya incoporan muchos modelos desde hace algún tiempo). Ese algo era el encendido automático de las luces de cruce cuando se hace de noche, entras en un túnel o garaje, etc...
Acto seguido me preguntó cómo podía ser que el coche "se diera cuenta" de cuándo era de noche, si había farolas. Evidentemente, conocía la existencia de las células fotoeléctricas (las mismas que hacen que la puerta del ascensor no se cierre cuando alguien se coloca en ella), pero no entendía cómo ese pequeño mecanismo podía diferenciar entre la luz diurna y una farola que ilumina intensamente.
La respuesta, para los que conocen la física y, en concreto, el efecto fotoeléctrico, es bastante sencilla. Para los que no lo tengan tan claro, lo explicaré brevemente.
El efecto fotoeléctrico fue descubierto por Hertz en 1887, pero no fue hasta el siglo veinte (1905) cuando Einstein le dio una explicación razonable (esto le valió el premio Nobel, y no la teoría de la relatividad).

Hertz observó que en un circuito eléctrico abierto (es decir, a través del cual no puede circular la corriente) aparecía un flujo de electrones (esto es, electricidad) cuando se le hacía incidir con luz de una determinada frecuencia que variaba para distintos materiales del cable.
Einstein explicó este fenómeno utilizando la teoría cuántica desarrollada (no hubo demasiado desarrollo, un simple truco matemático y toda la física patas arriba) por Max Planck apenas unos años antes, y que se basa, principalmente, en algo que ya comenté en el artículo de la radiación y el cáncer, y es que la energía está cuantizada. De esta forma, los fotones transportan una energía igual a la constante de Planck (h) multiplicada por su frecuencia (f).
Einstein se dio cuenta de que para "arrancar" los electrones de uno de los extremos del cable para que pudieran circular, era necesaria una energía mínima (que dependía del metal del cable) transportada por los fotones y, por tanto, estos debían tener una frecuencia umbral para los distintos materiales.
Sin más preámbulos, eso es lo que se aplica en los coches. La radiación solar está compuesta por un amplio espectro de fotones, pero la luz de las farolas apenas cubre el espectro visible y parte del infrarrojo (cuya energía y frecuencia es menor que, por ejemplo, el ultravioleta, los rayos X o los rayos Gamma), por lo que sin más que realizar la célula fotoeléctrica de un material que necesite una frecuencia mayor que la del ultravioleta (que el Sol puede proporcionar, pero no las farolas, como acabo de mencionar) para hacer circular la corriente, es suficiente.

¡Un saludo a todos!

El gen egoísta y las abejas melíferas

Aquí va una nueva curiosidad (a mí por lo menos me lo parece) acerca del mundo de los genes. Se trata de un fragmento extraído del célebre libro "El gen egoísta", de Richard Dawkins. Aunque defiende una postura algo polémica (que no falta de razón y sentido), se lo recomiendo a todo el mundo, por supuesto.

"Las abejas melíferas sufren una enfermedad infecciosa denominada loque. Ataca a las lasrvas en sus celdillas. De la especie domesticada empleada por los apicultores, algunas corren más riesgo de contraer dicha enfermedad que otras, en ciertos casos, relativa al comportamiento. Existen las llamadas razas higiénicas que rápidamente erradican las epidemias mediante la localización de las larvas infectadas, arrastrando dichas larvas fuera de sus celdillas y arrojándolas fuera de las colmenas. Las razas susceptibles lo son porque no practican este infanticidio higiénico. El comportamiento realmente involucrado en este método higiénico es bastante complicado. Las obreras deben localizar la celdilla de cada una de las larvas infectadas, remover la capa de cera que recubre la celdilla, extraer la larva, arrastrarla a través de la puerta de la colmena y arrojarla al descargadero de los desperdicios.
Hacer experimentos genéticos con las abejas es un asunto bastante complicado por diversas razones. Las obreras se reproducen ordinariamente, de tal manera que es necesario cruzar una abeja reina de una raza con un zángano (macho) de otra raza y luego observar el comportamiento de las hijas obreras. Esto es lo que hizo W.C. Rothenbuhler. Descubrió que todas las colmenas de la primera generación de hijas híbridas eran no higiénicas: el comportamiento del padre perteneciente a la raza higiénica parecía haberse perdido, aun cuando resultó que los genes higiénicos se encontraban todavía allí, pero eran recesivos, al igual que los genes para los ojos azules. Cuando Rothenbuhler "volvió a cruzar" a los híbridos de la primera generación con una raza higiénica pura (nuevamente empleando, por supuesto, a abejas reinas y zánganos), obtuvo un resultado muy hermoso. Uno de ellos demostró un comportamiento higiénico perfecto, un segundo grupo demostró carecer totalmente de dicho comportamiento y el tercero demostró un comportamiento intermedio. Este último grupo perforó las celdillas de cera de las larvas enfermas pero no continuó con el proceso de arrojar la larva. Rothenbuhler conjeturó que podía haber dos genes separados, uno para destapar la celdilla y otro gen para arrojar la larva fuera de la colmena. Las razas higiénicas normales poseen ambos genes y, en cambio, las razas susceptibles de contraer la enfermedad poseen sus alelos -rivales-. Los híbridos que sólo llegaron hasta la mitad del camino poseían, presumiblemente, el gen para romper la celdilla (en dosis doble) pero no aquellos genes para arrojar fuera a la larva. Rothenbuhler dedujo que su grupo experimental de abejas aparentemente en su totalidad no higiénicas, podían ocultar un subgrupo que poseía el gen para expulsar a la larva enferma, pero incapaz de demostrarlo porque carecían de los genes para romper las celdillas. Confirmó esta suposición de la manera más elegante al abrir él mismo las celdillas. Ciertamente, la mitad de las abejas aparentemente no higiénicas mostraron, desde ese momento, un comportamiento perfectamente normal en cuanto a arrojar larvas fuera de la colmena." El gen egoísta, Richard Dawkins.

¡Un saludo a todos!

Quentin, Quentin...

Malditos Bastardos.
La primera película de Quentin Tarantino que he visto de principio a fin, y no a tirones.
He de decir que no es aburrida. Mucho tiro, mucha sangre, un poco sádica de más, pero entretenida, no voy a mentir.
Ahora bien, ha habido un detalle que no me ha gustado demasiado, y que me parece de una hipocresía exagerada. No soy nacionalsocialista, y desprecio lo que Hitler y sus más cercanos oficiales decidieron hacer antes y durante la Segunda Guerra Mundial, quiero que quede claro antes de que caigan calumnias e increpaciones sobre mí.
Tanto para los que han visto la película como para los que no, en la parte final de la película, se proyecta en un cine judío un film sobre un héroe de guerra alemán que, apostado en el campanario de una ciudad italiana, con abundante munición y un rifle de precisión, abate a más de 300 hombres.

Aquí, Quentin se jacta descaradamente de la publicidad alemana promovida por Goebbels, con una película de pésima calidad, absurda, sin más argumento que un soldado Nazi disparando y regimientos aliados c ayendo como moscas pero que, sin embargo, enaltece y hace explotar de patriotismo y euforia a los alemanes del nacionalsocialismo.

Señor Tarantino, ¿no se da cuenta de que se está burlando de lo mismo que hacen usted y sus compatriotas americanos? ¿Cuántas películas hemos visto, del mismo calibre, pero con la única diferencia de que en éstas los efectos especiales modernos las hacen más espectaculares y el protagonista es un pobre americano, un héroe de la nación con el que los estadounidenses se sienten identificados y bien orgullosos?
Me parece una hipocresía y una falta de criterio enorme por parte de uno de los directores más respetados del mundo del cine. Se puede ser más o menos crítico, más o menos polémico, más o menos subjetivo, pero no tan hipócrita como ha sido este hombre. A no ser que, caso poco probable, realmente esto sea una crítica a las películas americanas que incluso él ha dirigido.

Por último, sólo me queda pedir que seamos un poco más objetivos. Ni todos los alemanes fueron tan malos, ni todos los aliados tan buenos. Veamos documentales, cuantos más mejor, leamos autores que defiendan todo tipo de puntos de vista, no sólo uno, y dejémonos de películas de Hollywood que, pido disculpas por la expresión, no hacen más que echar mierda a paladas sobre la historia.
¡Un saludo a todos!

El cerebro escindido

Sin mayores explicaciones, y haciendo hincapié en que realmente creo que merece la pena leerlo, cito textualmente de un magnífico libro de divulgación, "La Mente", de Anthony Smith:

"El cerebro escindido. La técnica quirúrgica para la separación de los dos hemisferios se aplicó por primera vez (en un gato) en el año 1955. Desde entonces, se ha modificado y aplicado al hombre (iniciándose en los primeros años de la década de 1960, aunque la primera escisión tuvo lugar en la década de 1963, durante la extirpación de un tumor). Un resultado sorprendente y general es que la operación lesione tan poco al paciente (y en el caso de una epilepsia brutal, le proporcione tanto beneficio). [...] Lo que ha ocurrido es la creación de lo que podría llamarse una mentalidad siamesa. [...] Un humano al que se le ha practicadola comisurectomía tiene dos esferas de conciencia, y es como dos personas diferentes que comparten un tallo cerebral y el resto del organismo. En resumen, dos mentes en una cabeza.
Determinados experimentos han contribuido a llegar a esta conclusión. Por ejemplo, si se muestra un dibujo -digamos, de un triángulo- solamente al campo visual izquierdo, y por ello sólo al hemisferio derecho, la mitad parlante del cerebro -la izquierda- se quejará de que no ha visto nada. La escisión de las comisuras ha eliminado este conocimiento de su posibilidad. Si se pide a los pacientes que escojan de una bolsa (con diversas formas dentro) lo que han visto, con su mano izquierda tomarían correctamente el triángulo. Si se les preguntara entonces qué es lo que han hecho, dirían "nada". El triángulo ha sido visto sólo por el hemisferio derecho y cogido por el mismo hemisferio derecho. En lo que respecta al hemisferio izquierdo, no ha visto nada, no ha hecho nada y, por eso, ha dicho "nada". El concepto de doble mente interviene en esta experiencia porque el hemisferio derecho, viendo algo y seleccionando algo de una bolsa, es supuestamente consciente de lo que está haciendo, aunque al no estar equipado con el poder del lenguaje -que, insistiendo una vez más, se encuentra en el lado izquierdo en la amplia mayoría de los casos-, no puede relatar su experiencia. El hemisferio izquierdo, dispuesto a explicar cualquier acción, no sabe nada del triángulo, por lo que no le es posible describir el experimento."

Personalmente, me sorprendí bastante, y el autor expone otros experimentos en los que se muestra un comportamiento similar de los pacientes, y que (por lo menos a mí me ha pasado) arranca una sonrisa al no poder comprender o imaginar qué demonios debe estar pasando por la mente de esas personas.

¡Un saludo a todos!

Problema matemático

Bueno, los que estéis aquí redireccionados desde Tuenti, ya sabéis, ahí abajo está el archivo, que el MathType no se podía copiar directamente en la entrada, y si no era un coñazo jeje.
A los que no, aunque está algo explicado en el pdf, no es más que un pequeño problema que pone en entredicho la trigonometría básica.

Archivo pdf del problema

Que lo disfrutéis, y a ver si vemos posibles soluciones por aquí!

Las ondas, los teléfonos, y el cáncer.

Hola a todos:
Vamos hoy con una entrada que trata un tema algo más serio.
No me ha sido fácil poner en el título una palabra como esa, pero los eufemismos existentes no dejan de ser fuertes y temidos.
No hace mucho retiraron de lo alto de mi edificio una antena de telefonía tras muchas quejas por parte de los vecinos de edificios cercanos. Según algunos informes y estudios (que no sé si existirán de verdad o serán simples conjeturas), alrededor de esa antena habían crecido los casos de cáncer entre los vecinos.
El objetivo de esta entrada no es para nada tratar de disuadir de las pobres personas que han sufrido esto de que las antenas de telefonía no lo producen, sino tratar de dar una explicación de por qué no se puede afirmar que sean esas antenas las que han producido la desgracia. Lo primero, mi más profundo sentimiento y pesar por esa enfermedad que afecta a tantas personas, y que todavía no dispone de una cura definitiva.
Pasemos ahora al aspecto teórico y físico por el cual podemos razonar si realmente esas antenas pueden producir cáncer. Bien es sabido que las ondas electromagnéticas tienen una longitud de onda y una frecuencia. Lo primero es la distancia que separa dos crestas de la onda (o puntos más altos/bajos), y lo segundo, es el número de veces que la onda tarda en volver al mismo estado en un intervalo de tiempo. Esta imagen muestra un esquema que trata de representar el comportamiento de las ondas electromagnéticas.
Ahora bien, hay muchos "tipos" de ondas electromágneticas (o.e.). Más exactamente, hay un "tipo" de onda para cada frecuencia (o longitud de onda). ¿Por qué? Las o.e. se propagan siempre a la velocidad de la luz en el vacío, esto es, a 300.000 km/s. Y esta velocidad no variará aunque lo haga la frecuencia o la longitud de onda, relacionadas según la ecuación:

v=λ·f

Por lo tanto, si cambia la frecuencia, también lo hará la longitud de onda, pero no la velocidad. Todo el mundo ha oído hablar de los rayos X, de los rayos Gamma, de la luz ultravioleta, los infrarrojos... todo esto son o.e., que tienen una frecuencia y longitud de onda determinadas. La siguiente imagen muestra el espectro electromagnético:

Pasemos ahora a otro concepto interesante, la energía. Según Planck, la energía de una onda responde a la ecuación:

E=h·f

Donde h es la constante de Planck, cuyo valor numérico no nos interesa. La f es la frecuencia y obviamente, la E corresponde a la energía. Esta ecuación es la respuesta a por qué los rayos X o los Gamma son peligrosos, y por qué los rayos ultravioletas SÍ pueden provocar cáncer de piel. Como muestra la imagen anterior, la frecuencia de esas ondas es más alta, por lo que son ondas con más energía, y además ionizantes.
¿Qué es una onda ionizante?
Básicamente, significa que tienen suficiente energía para arrancar electrones de algunos átomos que encuentran a su paso. Esto, como podéis imaginaros, puede ser catastrófico para el cuerpo humano si no se tienen precauciones.
Sin embargo, fijémonos ahora en las ondas de telefonía. En realidad, comprenden un rango más amplio, y su frecuencia puede estar incluso en el intervalo de las ondas de radio y, si queréis, cercanas a las microondas, pero la idea está clara.:
La energía que transportan es extremadamente baja, nada que pueda alterar cualquier comportamiento de los átomos y células del cuerpo humano.
Si estas ondas pudieran provocar cáncer, también lo haría el tener ojos, ya que la luz visible (el poder ver un objeto cualquiera, el ver que tu nueva camiseta es de color azul molón, o el ver un atardecer en la playa) tiene mucha más energía que estas ondas.

Sin embargo, los que siguen en sus trece, impondrán otro argumento, y es el mismo del funcionamiento de los hornos microondas. Eso, sin embargo, será en la próxima entrada. ¡Un saludo a todos!

La radio del piloto supersónico

Bueno, vuelvo por aquí tras mucho tiempo, con alguna incursión silenciosa como esa entrada sobre el Telepizza.
Más por pereza que por incapacidad, el pobre blog me estaba llamando a gritos ahora que vuelven nuevas curiosidades a mi vida. Porque la carrera que estudio está plagada de ellas.
Física. Algunos dirán qué árida, qué abstracta, o simplemente, que zurullo de carrera.
Pues seguramente llevéis razón. Pero sólo en vuestro fuero interno, ya que evidentemente para mí es la mejor carrera que puede existir.
Dejando a un lado todo esto, comencemos con una nueva entrada.
Para los que no lo sepan, el efecto Doppler es uno de los más importantes de la física.
¿En qué consiste?
Cuando un emisor de ondas (veremos el caso del sonido) se mueve con una velocidad v respecto a un receptor que está inmóvil, la frecuencia de la onda, así como la longitud de onda, variarán para el receptor.
El caso más claro es el de la fórmula-1. Cuando un bólido se está acercando, el rugido de su motor se empieza oyendo agudo, para poco a poco tornar en grave. Cuando se aleja, estos tonos bajan todavía más. Pasa lo mismo con una ambulancia o cualquier vehículo con una sirena de emergencia activada.
Si todavía es algo demasiado abstracto, aquí tenéis una imagen que puede aclarar un poco:

Ahora bien, todos, o casi, hemos visto alguna película en la que un vehículo aéreo supera la velocidad del sonido con una explosión. El por qué no nos interesa, aunque si a alguien le llama la atención, puede preguntar o buscar por internet (resumiendo, lo que acabamos de ver se produce a escala mucho mayor, creando un acoplamiento de ondas que están muy juntas, y que crean una pared casi sólida, es decir, esa explosión es la rotura de la capa de ondas).
Hasta aquí no hay nada raro. Pero ahora os planteo lo siguiente, igual que yo me pregunté hasta que resolvieron mi duda:
Imaginemos un avión que vuela más rápido que el sonido. Imaginemos, ahora, que los motores del aeroplano están unos metros por detrás del asiento del piloto. ¿Oirá éste el rugido de los motores?
Qué estupidez, claro que no, me reprocharéis. Bien, lleváis toda la razón. El avión, así como el piloto, viajan más rápido que el sonido, por lo que las ondas “salen hacia atrás” (más o menos).
Bien, ahora imaginemos que el piloto quiere escuchar el concierto de las Spice Girls, con una vieja radio que coloca medio metro detrás de su asiento, dentro de la cabina.
¿Oirá el piloto ese temazo llamado Wannabe?
Bien, si está puesto de esta manera, es porque la respuesta ahora es sí, pensarán los que no sepan dar una explicación más rigurosa. Y de nuevo, habéis acertado. A pesar de que el piloto va más deprisa que el sonido, sí que oye la radio.
El motivo es que todo depende del sistema de referencia. Cuando hablábamos de los motores, estos se encontraban en el exterior, y la velocidad de los mismos con respecto al aire era mayor que la del sonido. Sin embargo, el aire de la cabina tiene la misma velocidad relativa que la radio, que el piloto y aproximadamente 340 m/s menos que el sonido, por lo que obviamente nuestro amable conductor aéreo sí oirá “If you wanna be my lover…”.

¡Un saludo a todos!