“Los cosmólogos creen que solo alrededor del 20 % de esta materia total está formada por materia regular o bariónica, que incluye estrellas, galaxias, átomos y vida”, explica el investigador principal postdoctoral Mohamed Abdullah, del Instituto Nacional de Investigación de Astronomía y Geofísica de Egipto y la Universidad de Chiba (Japón). “Alrededor del 80 % está formado por materia oscura, cuya misteriosa naturaleza aún se desconoce, pero podría consistir en alguna partícula subatómica aún por descubrir”.

El equipo determinó la masa de los cúmulos de galaxias a partir del número de estas que los componen, una técnica considerada de eficacia probada. La vicerrectora de Investigación, Innovación y Desarrollo Económico de la Universidad de California en Merced, Gillian Wilson, precisa que los cúmulos de galaxias actuales se han formado a partir de materia que ha colapsado durante miles de millones de años bajo su propia gravedad. Debido a eso, “el número de cúmulos observados en la actualidad, la llamada ‘abundancia de cúmulos’, es muy sensible a las condiciones cosmológicas y, en particular, a la cantidad total de materia”, señaló la investigadora.

Para analizar nuestro universo los científicos compararon los datos recibidos como resultado de este método con diferentes sistemas modelizados, descubriendo así que la materia oscura constituye alrededor del 69 %. Además, los cosmólogos han utilizado con éxito por primera vez la espectroscopía, un método de división de la radiación en un espectro de bandas o de colores separados, que se utiliza para determinar la distancia a cada cúmulo y qué galaxias son verdaderos miembros de estos, descartando las intrusas.

La desintegración nuclear ocurre cuando el núcleo de un átomo inestable se divide y libera partículas. Antes se conocían dos formas: fisión (división en núcleos más ligeros) y fusión (combinación de núcleos ligeros en uno más pesado). Pero los investigadores lograron una desintegración distinta, al acelerar núcleos de oxígeno-13 que se transformaron en núcleos de carbono-12, liberando un positrón. Esto desafía teorías establecidas sobre procesos nucleares.

Se cree que esta nueva desintegración está mediada por una partícula subatómica hipotética llamada bosón X17, que estaría facilitando la transformación nuclear de una forma nueva e inexplicable por física conocida. El descubrimiento podría obligar a reformular las teorías de la física de partículas y la estabilidad nuclear. También abre posibilidades para nuevas aplicaciones en medicina, generación de energía y tecnología.

Se necesita más investigación para confirmar y entender mejor este proceso. De confirmarse, sería la primera partícula nueva descubierta desde el Bosón de Higgs en 2012, por lo que recibe atención de la comunidad científica. Pero algunos expertos ya muestran escepticismo, señalando posibles fallas experimentales. Los investigadores están trabajando para validar los resultados y asegurar que no sean efectos aleatorios o errores.

De comprobarse, los textos de física deberán reescribirse. Por ahora, el equipo llama al hipotético bosón X17 la “partícula imposible”, por contradecir leyes conocidas. Podría ser la puerta a una física nueva. El experimento nuclear en Texas podría ser recordado como un momento crucial en la historia de la ciencia, al ampliar nuestra comprensión de los procesos más fundamentales del universo. La investigación continuará desvelando sus misterios.

Los científicos utilizan la analogía de seleccionar un par de zapatos al azar para explicar el concepto de entrelazamiento cuántico. Así, desde el momento en que se identifica un zapato, la naturaleza del otro (ya sea el izquierdo o el derecho) se discierne instantáneamente, independientemente de su ubicación en el universo. Sin embargo, el factor intrigante es la incertidumbre asociada con el proceso de identificación hasta el momento exacto de la observación. La función de onda, un principio central de la mecánica cuántica, proporciona una comprensión integral del estado cuántico de una partícula. Esta permite predecir los resultados probables de diversas mediciones en una entidad cuántica, como posición, velocidad, etc. En el ejemplo del zapato, la “función de onda” del objeto podría transportar información como izquierda o derecha, la talla, el color, etc. Los investigadores señalan que esta capacidad predictiva es invaluable, especialmente en el campo de rápida progresión de la tecnología cuántica.

Conocer la función de onda de un sistema cuántico de este tipo es una tarea desafiante y se denomina tomografía cuántica. Experimentos anteriores realizados con un enfoque proyectivo (método estándar) demostraron que caracterizar o medir el estado cuántico de alta dimensión de dos fotones entrelazados es una tarea muy compleja que puede llevar horas o incluso días. Este enfoque de medición proyectiva de la tomografía cuántica tiene analogía con observar las sombras de un objeto multidimensional proyectado en diferentes paredes desde direcciones independientes. Todo lo que se puede ver son las sombras y, a partir de ellas, se puede inferir la forma (estado) del objeto completo. Por ejemplo, en la tomografía computarizada la información de un objeto 3D se puede reconstruir a partir de un conjunto de imágenes 2D, reportó RT.

La resonancia cuenta con un conjunto de frecuencias electromagnéticas que se propagan en la atmósfera terrestre, generadas principalmente por las descargas de energía eléctrica en la ionosfera, las cuales son creadas por los rayos solares durante las temporadas de tormentas. Posteriormente, la ionosfera actúa como una guía para las ondas, atrapándolas y permitiendo que se repliquen a lo largo del planeta. Con respecto a las frecuencias, estos valores pueden varias, pero la cifra más común son los 7.83 Hz, la cual es denominada como la frecuencia de la Tierra.

Durante años, incluso siglos, la resonancia se mantuvo en la frecuencia tradicional, pero en el último tiempo se ha registrado un aumento considerable en la vibración terrestre, los cuales tienen en desconcierto a los científicos por los impactos negativos que puede tener en las personas y otros seres vivos. Hace más de 100 años, el famoso científico Nikola Tesla había predicho este fenómeno. En 1905, el serbio observó los primeros descubrimientos sobre las corrientes eléctricas en la tierra, señalando que es posible que la frecuencia se altere y planteando un esquema de transmisión de energía y comunicaciones inalámbricas. Del mismo modo, predijo que la humanidad experimentaría un cambio en las ondas.

Sin embargo, 60 años después vendrían los descubrimientos más importantes en este asunto. Al físico alemán Winfried Schumann se le atribuye como ser el descubridor de la resonancia electromagnética de los relámpagos. A través de sus investigaciones, profundizó en el tema de las ondas, adjudicando sus cambios a procesos biológicos del planeta. Seis décadas después, la hipótesis planteada por Schumann se ha hecho realidad. Desde hace algunos días la resonancia aumentó y, el equipo investigador de Space Observing System señaló que este fenómeno de actividad eléctrica afecta la salud mental y conlleva a malestares físicos. Es decir, la alteración de ondas generan mareos, dolores de cabeza, espalda y estómago, fotofobia, ansiedad y cansancio, entre otros efectos, reportó Semana.

Sin embargo, hay otros proyectos que también están avanzando en el campo de la fusión nuclear, como el SMART (Superconducting Magnet Advanced Reactor Technology) de Corea del Sur y el ST40 (Spherical Tokamak for Energy Production) del Reino Unido. Ambos son minirreactores experimentales que utilizan un diseño diferente al del ITER y que han logrado alcanzar temperaturas superiores a los 100 millones de grados Celsius, necesarias para iniciar la reacción de fusión. El SMART es un tokamak superconductor que tiene un tamaño mucho menor que el ITER y que ha conseguido mantener el plasma a 100 millones de grados durante 20 segundos. El objetivo es llegar a los 300 segundos en 2025 y demostrar la viabilidad de este tipo de reactor para generar electricidad en el futuro, reportó Xataka.

El ST40 es otro tokamak, pero con una forma más esférica que el ITER y el SMART. Su ventaja es que puede confinar el plasma con un campo magnético más débil y reducir los costes de construcción y operación. El ST40 ha logrado alcanzar los 180 millones de grados en 2018 y espera llegar a los 200 millones en 2023. Su meta final es producir más energía de la que consume y contribuir al desarrollo de la fusión nuclear comercial.

Después de mostrarle videos de fenómenos físicos en la Tierra, que van desde péndulos dobles elásticos hasta las llamas de una chimenea, la IA no confirmó las variables que se emplean en la física actual para describir estos sistemas, que ya se entienden desde las teorías existentes, sino que se le ocurrieron nuevas variables para explicarlos. “Intentamos correlacionar las otras variables con todo lo que se nos ocurrió: velocidades angulares y lineales, energía cinética y potencial, y varias combinaciones de cantidades conocidas […] pero nada parecía encajar perfectamente”, dijo Boyuan Chen, profesor asistente y experto en ‘software’ en la Universidad de Duke, quien dirigió la investigación.

Cada vez que se reiniciaba la IA, la cantidad de variables fundamentales necesarias para explicar el sistema era la misma, pero eran diferentes cada vez. Los investigadores concluyeron que hay formas alternativas de describir el universo y es muy posible que los enfoques asumidos por la ciencia no sean los correctos. Los expertos subrayaron que el algoritmo diseñado descubrió la dimensión íntima de la dinámica observada e identificó conjuntos candidatos de variables de estado, sin ningún conocimiento previo de la física subyacente. También sugirieron que, en el futuro, la IA podría ayudar a identificar variables que sustentan nuevos conceptos de los que actualmente no hay conocimiento alguno.

“¿Qué otras leyes nos faltan simplemente porque no tenemos las variables?”, cuestionó el matemático Qiang Du de la Universidad de Columbia y coautor del estudio. Los hallazgos fueron presentados en la revista Nature Computacional Science.

De acuerdo con los creadores del prototipo, al que han llamado LeviPrint, se investigó una serie de campos acústicos óptimos, los cuales permiten atrapar, tanto en orientación como en posición, piezas alargadas, tales como palos. Asimismo, se analizaron las capacidades de diferentes levitadores ultrasónicos para lograr la manipulación sin contacto directo de los objetos alargados.

LeviPrint: Contactless Fabrication using Full Acoustic Trapping of Elongated Parts. At @siggraph 2022
video: https://t.co/bT6MSgOhvc
pre-print: https://t.co/KqOMc31uBy
Funded by @Touchless_EU. @UNavarra @ultraleap @usponline pic.twitter.com/CLREuEpOMT

— UpnaLab (@UpnaLab) June 29, 2022

“La combinación de nuevos algoritmos de optimización y levitadores permite la manipulación de palos, perlas y gotas para fabricar objetos complejos”, indicaron los científicos en su investigación, que será presentada el próximo mes en el congreso anual de informática SIGGRAPH en Vancouver (Canadá).

“Podemos manipular piezas pequeñas y frágiles, así como líquidos o polvo, aportando más versatilidad a los procesos”, señaló el estudiante de doctorado de la UPNA, Iñigo Ezcurdia, quien aseguró que, gracias a “que el manipulador no toca el material”, se reducen las posibilidades de”contaminación cruzada”, reportó RT.

Después de unos 13.800 millones de años de expansión ininterrumpida, los investigadores estimaron que el universo podría ralentizar ese proceso dentro de 65 millones de años, mientras que dentro de 100 millones dejaría de expandirse por completo. A partir de entonces, entraría en una era de lenta contracción. Paul Steinhardt, director del Centro de Ciencias Teóricas de la Universidad de Princeton, Nueva Jersey (EE.UU.), afirmó que este proceso podría ocurrir “notablemente” rápido. “Retrocediendo en el tiempo 65 millones de años, fue cuando el asteroide Chicxulub golpeó la Tierra y eliminó a los dinosaurios. A escala cósmica, 65 millones de años es notablemente poco”, expresó, según Live Science.

En la investigación, de la que también participaron Anna Ijjas, de la Universidad de Nueva York, y Cosmin Andrei, de la de Princeton, se preguntaron si la aceleración de la expansión del universo “tiene que durar para siempre”. “Y si no, ¿cuáles son las alternativas y qué pronto podrían cambiar las cosas?”, explicó Steinhardt. Para hallar una respuesta, el equipo predijo cómo podrían cambiar las propiedades de la quintaesencia en los próximos miles de millones de años, para lo que crearon un modelo físico en el que mostraron el comportamiento de su fuerza, que puede ser repelente o atractiva.

Según se indicó, la fuerza repelente de la energía oscura podría estar en medio de un rápido declive que potencialmente comenzó hace miles de millones de años, por lo que estimaron que la expansión del universo ya estaría en proceso de desaceleración. “Sería un tipo especial de contracción que llamamos contracción lenta. En lugar de expandirse, el espacio se contrae muy lentamente”, señaló Steinhardt. En este escenario, el especialista explicó que dos cosas pueden ocurrir. Una es la contracción del universo hasta que colapse sobre sí mismo, terminando con el espacio-tiempo como se conoce en la actualidad, y la otra es que se contraiga hasta regresar a un estado similar a sus condiciones originales y se produzca otro Big Bang que cree un nuevo universo a partir de las cenizas del anterior.

De darse este último caso, el universo seguiría un patrón cíclico de expansión y contracción, que constantemente colapsa y se rehace. Por eso, el universo actual puede no ser el primero ni el único y eso depende de la naturaleza cambiante de la energía oscura, concluyó Steinhardt.

Universe Preceded by an Antiuniverse? A new cosmology model suggests that our Universe has a mirror image in the form of an “antiuniverse” that existed before the big bang. https://t.co/e3JQd6Oywp

— Jennifer Ouellette (@JenLucPiquant) December 20, 2018

Por otro lado, si bien solo han observado tres tipos de neutrinos: el neutrino electrónico, el neutrino muón y el neutrino tau, todos ello son zurdos, es decir, giran a la izquierda, mientras que todas las demás partículas conocidas por la física tienen variaciones tanto a la izquierda como a la derecha. Según el informe, el universo reflejado exigiría la existencia de al menos una especie de neutrino diestro. Esta especie sería invisible, pero influiría en el resto del universo a través de la gravedad, de forma muy parecida a la materia oscura, explican los investigadores.

Es decir, si esta nueva teoría fuera cierta, la materia oscura no sería más que un nuevo tipo de neutrino, una partícula subatómica de carga neutra, energía extremadamente alta y baja densidad, que solo puede existir en este tipo de universo. Las científicos resaltan la necesidad de llevar a cabo experimentos futuros que investiguen ondas gravitacionales o neutrinos para ayudar a descubrir la existencia de este ‘antiuniverso’ espejo, reportó ‘RT’.

Un reactor de plasma es capaz de reproducir las reacciones físicas que ocurren en el Sol y otras estrellas y utilizar el potencial de la fusión nuclear como fuente de energía ilimitada, limpia (no produce desechos radiactivos) y que no precisa un combustible no renovable como el uranio. Desafortunadamente, todavía existen grandes trabas para controlar esas reacciones.

En el proceso de fusión nuclear dos núcleos atómicos ligeros se combinan para formar un solo núcleo más pesado y se emiten al mismo tiempo enormes cantidades de energía. Para poder fusionarse en nuestro Sol, estos núcleos necesitan colisionar unos contra otros a temperaturas altísimas (de más de 10 millones de grados Celsius), lo que es posible gracias a la inmensa gravedad del astro, explica el ‘Organismo Internacional de Energía Atómica (IAEA)’.

Para lograr en la Tierra el efecto que la enorme fuerza gravitatoria del Sol tiene sobre los núcleos (y que incrementa sus posibilidades de colisión), se precisan temperaturas superiores a los 100 millones de grados Celsius y una intensa presión para conseguir que el deuterio y el tritio (dos tipos de hidrógeno) se fusionen. De acuerdo con la IAEA, también se necesita “un confinamiento suficiente para retener el plasma y mantener una reacción de fusión durante un lapso lo suficientemente prolongado como para obtener una ganancia de potencia neta”.

Pese a que los experimentos han logrado recrear condiciones que dan pie a la fusión nuclear, aún es necesario trabajar en mejorar las propiedades de confinamiento y la estabilidad del plasma resultante. Cualquier contacto del plasma con la pared del reactor hace que se apague instantáneamente sin causar daños graves a la pared. Esta característica los hace muy seguros, pero al mismo tiempo se ha convertido en el principal obstáculo para el desarrollo de este tipo de energía, porque el plasma caliente enrarecido es extremadamente difícil de mantener bajo control. Científicos e ingenieros continúan buscando nuevos materiales y tecnologías con miras a lograr una energía de fusión estable.

Actualmente se han desarrollado dos métodos para que la fusión se produzca. El tradicional, denominado confinamiento magnético, se lleva a cabo en reactores de tipo tokamak (acrónimo ruso de ‘cámara toroidal con bobinas magnéticas’), que utilizan imanes para presionar el plasma de las paredes de su contenedor, de modo que se pueda calentar a altas temperaturas por métodos externos. Por desgracia, este todavía tiene sus inconvenientes, pues la corriente eléctrica afecta el plasma y empeora su estabilidad.

Por otro lado, está el confinamiento inercial, proceso que utiliza potentes láseres para calentar y presurizar un material, y que hacen que los gránulos de combustible finalmente exploten. De este modo, y según los cálculos, este enfoque puede reducir los costos de energía exponencialmente en comparación con el calentamiento en reactores tokamak. No obstante, este método presenta un problema relacionado con las pérdidas tangibles de energía durante la operación del reactor. Cuando el proceso se acerca a la rentabilidad energética —cuando se obtiene más energía que la invertida para desencadenar la fusión— la reacción se vuelve inestable.

Hasta el momento el mayor reto es producir más energía de la que se ha invertido para que la reacción funcione y que esta se mantenga en el tiempo.

Durante las últimas décadas se han logrado grandes avances en el control de las reacciones de fusión. En los años 60 del siglo pasado, los científicos soñaban con mantener el plasma durante al menos unos segundos, unas cifras que ahora se han multiplicado, tal como demostró China el mes pasado. Mientras tanto, el megaproyecto ‘Reactor Experimental Internacional Tokamak (ITER)’ que se construye cerca del Centro de Estudios Nucleares de Cadarache, en el sur de Francia, ya está en un 75,8 % terminado y planea demostrar que la rentabilidad energética sí es posible.

De momento, el reactor de fusión más ‘eficiente’ es el de la instalación ‘NIF (National Ignition Facility) del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore’, en California, EE.UU. Los investigadores dieron recientemente un paso histórico al lograr con este reactor de confinamiento inercial “la ignición y la producción de energía autosostenible” tras obtener “plasma ardiente”, según un estudio publicado esta semana. El rendimiento generado en estos experimentos triplica el obtenido en ensayos anteriores.

De cualquier modo, los reactores de fusión de todo tipo tienen otro problema. El tritio que requieren para funcionar se obtiene principalmente de manera artificial irradiando litio con neutrones en reactores nucleares. Se estima que cada gigavatio de energía de fusión generada requeriría de 56 kilogramos de ese isótopo al año, lo que tendría un costo altísimo si se tiene en cuenta que un kilogramo cuesta alrededor de 30 millones de dólares y solo se producen varios kilogramos al año en todo el mundo.

Para sortear esta eventualidad, los científicos proponen multiplicar el tritio directamente en los reactores termonucleares, al igual que lo hacen en los reactores atómicos. Los neutrones que se forman como resultado de la fusión reaccionan con el litio en la cubierta de la cámara del reactor y lo convierten en tritio. Esta opción se probará en el ITER y, por tanto, todavía no hay certeza de que funcione según lo previsto.

Todas estas situaciones llevan a algunas personas a creer que la fusión controlada no es más que una quimera que podría perseguirse indefinidamente. Al respecto, Elon Musk comentó el año pasado que la fusión termonuclear no es necesaria y que es más razonable mejorar las plantas de energía nuclear y construir tantas como sea posible, informó ‘CNBC’.

En la actualidad, el problema de la radiotoxicidad de los desechos nucleares puede controlarse por completo mediante reactores de neutrones rápidos, aunque eso no exime a la energía nuclear de accidentes y no la hace conveniente para la futura expansión espacial, ya que esos vuelos requerirían toneladas de uranio. En este contexto, las centrales termonucleares parecen una fuente de energía para el futuro, ya que es potente, respetuosa con el medioambiente, segura y prácticamente inagotable.