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 NOTICIAS
DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA
MAYO 01 - JULIO
31, 2007
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Top 10 Best Spacewalks in History
(30/Jul/2007) |
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Extra-vehicular activity (EVA)
is work done by an astronaut away from the Earth and outside of a spacecraft.
The term most commonly applies to an EVA made outside a craft orbiting Earth
(a spacewalk). As of September 13, 2006, 158 astronauts had made
spacewalks (out of 448 astronauts
ever in space).
1. Alexey Leonov, the pioneer (march, 1965)
2. Ed White, the first American (june, 1965)
3. Bruce McCandless, floating free in space (1984)
4. Mark C. Lee, testing EVA Rescue unit (1994)
5. Deep Space Spacewalkers (1971,72)
6. First spacewalk from the Shuttle (1983)
7. Intelsat VI Satelite Rescue (1992)
8. Spacewalks on the robotic arm
9. Hubble Repair Missions
10. International Space Station assembly
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Discovery Of 'Hidden' Quantum Order Improves
Prospects For Quantum Super Computers
(30/Jul/2007) |
An international team, including scientists from the
London Center for Nanotechnology, has detected a hidden magnetic "quantum
order" that extends over chains of 100 atoms in a ceramic without classical
magnetism. The findings, which are published July 26 in the journal Science,
have implications for the design of devices and materials for quantum
information processing.
In quantum information processing, data is recorded and manipulated as
quantum bits or 'qubits', generalizations of the classical '0' and '1' bits
which are traditionally represented by the 'on' and 'off' states of
conventional switches. It is widely believed that if large-scale quantum
computers can be built, they will be able to solve certain problems, such as
code breaking, exponentially faster than classical computers.
Theoretically, the spin of an individual electron is an excellent qubit, but
in a real material it interacts with other electrons and its useable quantum
properties are rapidly lost. The new research is important because it
explicitly demonstrates, using a practical material, that a large number of
electron spins can be coupled together to yield a quantum mechanical state
with no classical analog. In addition, the team has also established the
factors that affect the distance over which the hidden 'quantum order' can
be maintained.
"We had two objectives," explains Professor Gabriel Aeppli, Director of the
London Centre for Nanotechnology and the paper's senior author. "The first
was to show that we could actually image the quantum order, which is
sometimes referred to as phase coherence. The second aim was to manipulate
the distance over which it can be maintained." This distance - and how
sensitive it is to changes in temperature or chemical impurities in the
material - can be essential in determining whether a material will have
real-life applications, where it would be crucial to control and maintain
quantum order over predetermined extents in space and time.
The team studied a ceramic material consisting of chains of nickel-centered
oxygen octahedra laid end-to-end. The chains are not ordinary magnets such
as those used to fix reminders onto refrigerator doors, but an exotic
quantum spin liquid in which the electron spins (analogous to tiny bar
magnets) point in random directions with no particular order, even at very
low temperatures.
To measure the quantum order throughout this classically disordered liquid,
the scientists used neutrons to image the magnetic excitations - "flips" or
fluctuations of the spins - and the distances over which they could
propagate. The experiments were performed at the National Institute of
Standards and Technology (NIST) Center for Neutron Research in the US and at
the ISIS particle accelerator of the Rutherford Appleton Laboratory in the
UK.
The scientists found that despite the apparent classical disorder, magnetic
excitations could propagate over long chains of atoms at low temperature -
in the otherwise magnetically disordered material.
Other examples of large-scale quantum phase coherence include
superconductors and superfluids where quantum physics leads to fascinating
properties.
The team also discovered that they could limit the coherence or make it
disappear altogether by introducing defects into the material either by
adding chemical impurities (doping) or heating. These defects break the
chains into independent sub-chains, each with its own, hidden order. This
part of the reported research is the first step towards engineered spin-based
quantum states in ceramics.
Aeppli and other members of the team note that their work was initially not
intended to have direct applications, but that they later realized that what
they are learning could be applied in a range of fields from nanotechnology
to quantum computing.
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Image of quantum order made using neutrons by the LCN (London Centre
for Nanotechnology)/UCL team and its collaborators from the US and Japan
at the ISIS particle accelerator in the UK. The sharp red peak in the
middle of the picture corresponds to nearly perfect quantum coherence. (Credit:
Image courtesy of University College London)
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Computación Multinúcleo: ¿Demasiado Lejos?
(27/Jul/2007) |
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Las supercomputadoras, potentísimas máquinas que sólo están a disposición de
unos pocos y privilegiados centros de investigación, pronto tendrán un
rendimiento aún mayor, aprovechando más y más la computación multinúcleo. El
mismo concepto de computación podría dotar de capacidades asombrosas a los
ordenadores domésticos; pero hay un problema: el software de uso común, no
sirve, y habrá que empezar desde cero, quizá incluso con nuevos lenguajes de
programación.
A pesar de la promesa de un poder computacional casi inimaginable, incluso
los expertos se preguntan si los diseñadores de hardware han ido demasiado
lejos esta vez, tan por delante de muchos creadores de software, que la
nueva capacidad de computación podría no ser aprovechable salvo en unos
pocos ámbitos muy especializados.
La computación en paralelo ha sido una capacidad limitada a las personas que
trabajan con supercomputadoras. Esto está cambiando, ya que ahora los nuevos
ordenadores de escritorio e incluso los portátiles ya pueden disponer de
capacidades de computación multinúcleo. Los expertos en informática de alto
rendimiento han aprendido a tratar con estas arquitecturas, pero representan
sólo una fracción de los programadores. Cuando, en un futuro no muy lejano,
los chips multinúcleo desplacen a los normales, todos los programadores
tendrán que adaptarse a ellos.
Incluso en la informática de alto rendimiento hay áreas que todavía no están
listas para las nuevas máquinas de computación multinúcleo.
En la industria, gran parte de los programas de alto rendimiento no son de
estructura en paralelo. Estas corporaciones han invertido mucho tiempo y
dinero en su software, y están angustiadas por lo que se les avecina: Tener
que rediseñar su software desde la raíz misma.
Los ordenadores de computación multinúcleo tienen más de una unidad de
procesamiento o CPU, y cada CPU en esencia es un PC individual. En los
próximos años, los nuevos ordenadores de alto rendimiento tendrán docenas o
centenares de PCs en un chip, ofreciendo inmensas mejoras en su rendimiento
comparados con las máquinas actuales más rápidas.
Si queremos que los ordenadores sigan incrementando su rendimiento como lo
han hecho durante las décadas anteriores, se requieren ordenadores de
computación multinúcleo. Este incremento en el rendimiento es necesario para
una amplia variedad de tareas de alta tecnología, como los estudios con
modelos informáticos del clima, el diseño de armamento militar, o el
descubrimiento de medicamentos y sus mejoras en la fabricación, por
mencionar algunas de las más dispares de esas labores.
Pero los ordenadores multinúcleo requieren de programas de computación en
paralelo porque cada PC, o núcleo, debe obtener su propio juego de
instrucciones. Actualmente, la mayor parte del software disponible no está
escrito para aprovechar la computación multinúcleo.
Pese a todas las cosas asombrosas que realizan los ordenadores, sólo hacen
una cosa cada vez. Las instrucciones se entregan en un solo archivo, como un
paquete entregado a través de una única puerta. El procesamiento en paralelo
abre más puertas, pero también crea desafíos debido a los múltiples paquetes
o conjuntos de instrucciones requeridos.
"Imagínese que usted tiene cuatro pelotas de golf y necesita acertar en
cuatro blancos. Si dispusiera de cuatro personas y cada una lanzase una
pelota al mismo tiempo, podrían hacerlo más rápido que una sola persona",
explica Faisal Saied, investigador en Tecnologías de la Información, de la
Universidad Purdue, quien estudia este problema. "Esa es la ventaja de la
computación multinúcleo. Múltiples PCs, todos en el mismo chip, y cada PC
trabajando en uno de múltiples aspectos de una tarea. La dificultad está en
dividir la tarea en esos múltiples componentes".
El ingeniero Steve Kirsch, de la empresa Raytheon Systems, cree que la
computación multinúcleo nos presenta tanto el sueño de la capacidad de
cómputo infinita como la pesadilla de programarla. "La verdadera lección
aquí es que las industrias del hardware y del software tienen que prestarse
atención mutua", sentencia Kirsch. "Sus futuros están entrelazados de un
modo tan estrecho como no lo han estado en mucho tiempo, y eso cambiará el
modo en que ambos sectores industriales tendrán que actuar.
Los fabricantes de chips Intel, IBM, AMD y Sun han anunciado que pronto
comenzarán a producir chips multinúcleo. En febrero, Intel hizo públicos
detalles sobre una investigación acerca de un chip con 80 núcleos, un chip
del tamaño de una uña que tiene nada menos que la misma potencia de
procesamiento que en 1996 sólo podía lograrse con una supercomputadora de
gran tamaño consumiendo mil veces más electricidad.
Tal como Kirsch advierte, a pesar del magnífico potencial de la computación
multinúcleo, ésta representa un problema para compañías e investigadores que
dependen de software escrito previamente y que ha sido depurado y mejorado
concienzudamente en una evolución de años o incluso varias décadas.
Continuar aprovechando esta herencia de software, puede, por tanto, llegar a
ser imposible.
E incluso, la programación en paralelo para ordenadores multinúcleo puede
llegar a requerir nuevos lenguajes de programación.
Algunos procuran prepararse con antelación para ese gran desafío, y así un
grupo de investigadores de la Universidad Purdue, trabajando estrechamente
con expertos de la industria, está desarrollando nuevos modelos de
programación y herramientas que simplifiquen la tarea de escribir programas
para una plataforma de este tipo.
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La Cadena de Mando en el Cerebro Está Dirigida No
Por Uno Sino Por Dos "Capitanes"
(27/Jul/2007) |
Una investigación sobre los niveles
superiores de la cadena de mando del cerebro humano ha encontrado fuertes
evidencias de que existen dos "comandantes" a cargo del cerebro,
complementándose el uno al otro.
El estudio ha sido realizado por neurocientíficos de la Escuela de Medicina
de la Universidad Washington en San Luis.
En realidad, esos dos capitanes son redes de regiones cerebrales que no se
consultan entre sí, pero que pese a ello trabajan orientadas hacia un
propósito común: el control del comportamiento voluntario, dirigido a
objetivos específicos. Esto abarca una gama amplia de actividades, desde la
lectura de una palabra, hasta la búsqueda de una estrella en el firmamento,
pero probablemente no incluye comportamientos involuntarios como son el
control de la frecuencia del pulso o la digestión.
"Esto fue una gran sorpresa. Sabíamos que muchas regiones del cerebro
contribuyen a ejercer el control, pero la mayoría de nosotros había creído
que todas esas regiones se organizaban en un solo sistema, uno que estaría
en la cima, diciéndole a cada parte qué hacer", explica uno de los autores
del estudio, Steven Petersen, profesor de Neurociencia Cognitiva y de
neurología y psicología.
Los hallazgos pueden ayudar a obtener un mejor conocimiento sobre los
efectos de las lesiones cerebrales y también contribuir al desarrollo de
nuevas estrategias destinadas a tratar dichas lesiones.
"Por ejemplo, en algunas ocasiones, pacientes con daños cerebrales
desarrollarán comportamientos que están muy relacionados con estímulos
específicos: cada vez que encuentren un estímulo en particular, responderán
exactamente de la misma manera", explica Nico Dosenbach, coautor del
estudio. "Por ejemplo, un hombre con cierta lesión cerebral comenzaba a
desvestirse cada vez que veía una cama, sin importar si era la suya o alguna
expuesta en una tienda de muebles. Esta investigación puede ayudarnos a
comprender qué les está ocurriendo a estos pacientes".
Para este nuevo estudio, Dosenbach, Petersen y sus colegas emplearon una
técnica diferente de escaneo del cerebro. Para esta técnica, se pidió a los
voluntarios que se relajaran mientras sus cerebros eran escaneados, en vez
de trabajar en alguna tarea. Estudios previos han demostrado que las
variaciones en los resultados de este tipo de exploración se producen
incluso cuando los voluntarios están con la mente en blanco, y que estas
variaciones "en reposo" pueden ser estudiadas para obtener datos reveladores
sobre el funcionamiento del cerebro y su arquitectura.
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Nueva Hipótesis Sobre el Tipo de Química Que
Permitió la Aparición de Vida en la Tierra
(24/Jul/2007) |
Antes de que la vida emergiese en la Tierra, un tipo
primitivo de "metabolismo" o una maquinaria de duplicación comparable al
ARN, tuvo que preparar el escenario. Pero, ¿qué precedió a estos pasos
prebióticos? Ken Dill, profesor de química farmacológica, y Justin Bradford,
ambos de la Universidad de California en San Francisco, han desarrollado un
modelo que explica cómo procesos químicos y físicos, simples y bien
conocidos, pudieran haber puesto los cimientos de la vida.
La idea básica es que las leyes elementales de las interacciones químicas
dan margen a un tipo de selección natural a microescala: las enzimas pueden
cooperar y competir entre sí de maneras sencillas, llevando a arreglos que
pueden volverse estables.
Los científicos comparan este proceso químico de "búsqueda, selección, y
memoria", con otro proceso bien estudiado: distintos ritmos de descargas
neuronales en el cerebro que causan la aparición de conexiones nuevas entre
neuronas, y finalmente llevan al "cableado eléctrico" maduro del cerebro. De
manera similar, las hormigas, insectos sociales, exploran primero al azar,
luego descubren el alimento, y posteriormente construyen una memoria a corto
plazo para toda la colonia utilizando huellas químicas.
También comparan los pasos químicos a los principios de evolución de Darwin:
selección al azar de rasgos en organismos diferentes, selección de los
rasgos mejor adaptados al entorno, y entonces la transmisión generacional de
los rasgos mejor adaptados (y presumiblemente la desaparición de aquellos
individuos con rasgos menos adaptados).
Al igual que estos procesos más obvios, las interacciones químicas en el
modelo propuesto incluyen competencia, cooperación, innovación y una
preferencia por la coherencia.
El modelo se centra en enzimas, que funcionan como catalizadores, compuestos
que aceleran grandemente una reacción sin quedar modificados al final del
proceso. Los catalizadores son muy comunes en los sistemas vivos, así como
en los procesos industriales. Muchos investigadores creen que los primeros
catalizadores primitivos en la Tierra no fueron sino las superficies de
arcillas u otros minerales.
En su forma más simple, el modelo muestra cómo dos catalizadores en una
solución, A y B, cada uno catalizando una reacción diferente, podrían acabar
formando lo que los científicos llaman un complejo, AB. El factor decisivo
es la concentración relativa de sus "compañeros deseados". El proceso podría
transcurrir así: el catalizador A produce un agente químico que usa el
catalizador B. Puesto que B normalmente busca este agente químico, a veces B
será atraído hacia A si su agente químico "deseado" no está disponible por
ningún otro medio en las cercanías. Como resultado, A y B se acercarán,
formando un complejo.
La palabra "complejo" es importante porque muestra cómo interacciones
químicas simples, con pocos participantes, y siguiendo leyes químicas
básicas, pueden llevar a una combinación nueva de moléculas de mayor
complejidad. El surgimiento de la complejidad, sea en sistemas neuronales,
sistemas sociales, la evolución de la vida, o la organización del universo
entero, ha sido durante mucho tiempo un gran enigma, sobre todo al tratar de
averiguar cómo emergió la vida.
Este modelo simple muestra una ruta creíble hacia este tipo de complejidad.
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Las Huellas Dactilares Revelan Hábitos de la
Persona
(24/Jul/2007) |
Unos científicos han mostrado que una nueva técnica
forense para analizar huellas dactilares puede ser usada para revelar
características del estilo de vida del individuo.
Informaciones concretas tales como si una persona fuma o consume drogas
pueden ser de vital importancia en investigaciones policiales, permitiendo a
los detectives descartar sospechosos y estrechar el cerco alrededor del
verdadero culpable.
La técnica puede ser particularmente útil cuando no se pueden encontrar las
informaciones requeridas en las bases de datos nacionales usuales. Asimismo,
se espera que el método pueda ser usado para examinar el dopaje en atletas y
ayudar a diagnosticar enfermedades.
El equipo de expertos forenses, de la Universidad de East Anglia y el King's
College de Londres, ha demostrado que a partir de drogas o de productos de
descomposición de las mismas, conocidos como metabolitos, presentes en
cantidades ínfimas en el sudor depositado en una huella dactilar, es posible
obtener datos químicos capaces de revelar información sobre el estilo de
vida de un individuo.
Los investigadores han utilizado ya la técnica para detectar cotinina, un
producto químico producido por el cuerpo mientras descompone la nicotina.
La habilidad de detectar un delito como los relacionados con drogas, a
través de la detección de éstas en una huella dactilar, al mismo tiempo que
se identifica a la persona implicada, tiene un enorme potencial en la
ciencia forense. Los investigadores están tratando de producir una solución
que pueda detectar una amplia gama de substancias y producir un color
diferente para cada una, de modo que resulte fácil y rápido analizar una
huella dactilar para obtener un perfil del estilo de vida de la persona.
Con el fin de probar la técnica de análisis, los científicos diseñaron un
sistema para detectar cotinina en las huellas dactilares de personas que
fuman. Una solución que contiene nanopartículas de oro, a la cual se añaden
anticuerpos que se pegan a la cotinina, se agrega a las huellas dactilares.
Un segundo anticuerpo, marcado con un tinte fluorescente, es entonces
aplicado, y se une a los anticuerpos de la cotinina en la superficie de las
nanopartículas. El método ha demostrado ser capaz de revelar si una huella
pertenece o no a un fumador.
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Cómo los Agujeros Negros Supermasivos Se Unen en
Parejas Durante las Fusiones de Galaxias
(24/Jul/2007) |
Los cosmólogos piensan que las galaxias crecen por un proceso complejo de
fusiones continuas entre galaxias más pequeñas. Ahora, empleando
supercomputadoras para simular fusiones de galaxias, científicos de varias
instituciones han visto cómo los agujeros negros supermasivos que contienen
se unen en parejas durante estas fusiones.
El trabajo ha sido realizado por investigadores del Instituto Federal de
Tecnología en Suiza, y las universidades de Zurich, Milán-Bicocca, Stanford,
California-Santa Cruz, Washington y McMaster.
La Teoría de la Relatividad General desarrollada por Einstein hace
aproximadamente 90 años, donde se describe el comportamiento de la gravedad,
se ha verificado en muchas de sus predicciones. Sin embargo, hay una
consecuencia trascendental de esta teoría que ha escapado hasta ahora a la
comprobación, y es la existencia de las ondas gravitatorias. Debido a que la
fusión entre dos agujeros negros supermasivos debe constituir el tipo de
evento con la más poderosa emisión de ondas gravitatorias del universo,
resulta de importancia capital averiguar las condiciones necesarias para que
se produzcan tales fusiones.
Un sistema binario de agujeros negros supermasivos está formado por dos de
esos agujeros negros que orbitan alrededor del centro de masas común. Los
agujeros negros pueden fusionarse o no dependiendo de la existencia de un
mecanismo que pueda extraer momento angular de su órbita y reducir su
separación.
Una pareja de agujeros negros supermasivos puede interactuar con las
estrellas o con el gas a su alrededor. Tanto el gas como las estrellas
ejercen una fuerza de fricción sobre los agujeros negros. Esta fuerza de
fricción extrae energía del movimiento orbital de los agujeros negros
supermasivos. Como resultado, la separación entre ellos disminuye
gradualmente. No se ha aclarado si es la fricción de las estrellas o la del
gas la que domina el proceso.
En las simulaciones usando su modelo informático, los científicos
encontraron que cuando las galaxias en proceso de fusión contienen gas, en
la mayoría de los casos sus agujeros negros supermasivos formarán un sistema
binario. Una vez emparejados, los agujeros negros pueden seguir reduciendo
su separación hasta que estén a una distancia equivalente al diámetro de
nuestro sistema solar.
En este punto, los investigadores predicen que deben empezar a producir
ondas gravitatorias muy fuertes. Como la emisión de las ondas extrae energía
de la pareja de agujeros negros, ambos finalmente se unirán, menos de mil
millones de años después de haberse formado el sistema binario.
Si bien la fusión que los científicos simularon, una en la cual ambas
galaxias tenían masas iguales, es menos probable que una fusión entre
galaxias desiguales, no resulta imposible ni mucho menos. De hecho es el
destino de nuestra propia Vía Láctea. Nuestra galaxia se encuentra en curso
de colisión con la mayor de sus vecinas, Andrómeda, de masa muy parecida a
la de la Vía Láctea. El encuentro tendrá lugar en aproximadamente tres mil
millones de años. El resultado de esta colisión será la destrucción de los
discos respectivos y la formación de una galaxia elíptica.
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Cómo el Cerebro Diferencia Lugares Muy Parecidos
(19/Jul/2007) |
"¿He estado aquí antes?" En el mundo actual de rápidos desplazamientos,
donde las habitaciones de los hoteles parecen iguales y también pasillos,
salas de espera y otros espacios artificiales, a uno puede costarle
contestar a esta simple pregunta. Neurocientíficos de la Universidad de
Bristol, conjuntamente con sus colegas del Instituto Tecnológico de
Massachusetts (MIT), han identificado un mecanismo neuronal que nuestros
cerebros pueden utilizar para distinguir con rapidez entre lugares distintos
que sean muy parecidos.
El trabajo podría conducir a tratamientos para los trastornos relacionados
con la memoria, así como para la confusión y la desorientación que afectan a
las personas mayores con problemas para distinguir entre lugares y
experiencias similares aunque diferentes.
La formación de recuerdos de los lugares y contextos en que ocurren los
eventos moviliza una parte del cerebro llamada hipocampo. El laboratorio del
premio Nobel Susumu Tonegawa, profesor de Biología y Neurociencia del MIT,
ha estado explorando cómo cada una de las tres subregiones del hipocampo (el
giro dentado, la CA1 y la CA3) ayudan en aspectos diferentes del aprendizaje
y la memoria. En el estudio actual con los coautores Matthew Jones (del
departamento de Fisiología de la Universidad de Bristol) y Thomas McHugh
(del instituto Picower), se ha averiguado que el aprendizaje en el giro
dentado es crucial para reconocer y amplificar con rapidez las pequeñas
diferencias que hacen único a cada lugar.
Constantemente tomamos decisiones, en fracciones de segundo, sobre cómo
comportarnos del modo más adecuado en un lugar y un momento dados. Para
lograr esto, nuestro sistema nervioso debe emplear métodos muy eficientes
para detectar y aprender con rapidez los cambios importantes en nuestro
entorno.
Este estudio demuestra que cierta molécula proteica (el receptor de NMDA),
en una red particular de neuronas, es esencial para estos procesos de rápida
discriminación. Esto abre una vía de esperanza hacia el desarrollo de
terapias dirigidas al tratamiento de los trastornos del aprendizaje y del
comportamiento.
Los investigadores creen que un conjunto de neuronas descritas como "células
de localización", emiten sus señales para proporcionarnos una especie de
mapa para cualquier nuevo espacio que encontramos. La próxima vez que lo
veamos, esas mismas neuronas se dispararán. Así sabemos cuándo hemos estado
antes en alguna parte, y no tenemos que volver a aprendernos desde cero un
entorno que nos resulte familiar. Pero los espacios similares pueden hacer
que se activen y solapen varios mapas neuronales, dando lugar a confusiones
si las neuronas no están bien sintonizadas.
En este estudio, los investigadores utilizaron un linaje de ratones
genéticamente modificados para mostrar con precisión cómo contribuye el giro
dentado al tipo de separación de patrones que requiere la identificación de
los espacios nuevos y los ya visitados. Aunque los ratones se comportaron
normalmente en la mayoría de las situaciones, se confundieron cuando
tuvieron que diferenciar entre espacios diferentes. Esto puede servir de
modelo de estudio para las dificultades en la formación de recuerdos
diferentes para lugares y experiencias distintos, aunque similares, que
aquejan a algunas personas de edad avanzada.
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La Disminución del Hielo en el Kilimanjaro No Se
Relaciona Con el Calentamiento Global
(19/Jul/2007) |
Hay docenas, si no cientos, de fotografías de glaciares en latitudes medias
que pueden demostrar sin lugar a dudas que éstos están disminuyendo en
respuesta al calentamiento de la atmósfera. Pero los procesos que están en
marcha en los trópicos, y en particular en el Kilimanjaro, son muy
diferentes de aquellos que han hecho menguar el hielo de glaciares en las
regiones templadas más cercanas a los polos, según los autores de una nueva
investigación.
El climatólogo Philip Mote, científico investigador de la Universidad de
Washington, y Georg Kaser, glaciólogo de la Universidad de Innsbruck en
Austria, sostienen que la disminución de los hielos del Kilimanjaro se ha
venido produciendo durante más de un siglo y que la mayor parte ocurrió
antes de 1953, mientras que no hay evidencias concluyentes del calentamiento
atmosférico allí antes de 1970.
Ellos atribuyen la disminución de los hielos principalmente a complejos
factores entrelazados, incluyendo la forma vertical del borde del hielo que
le permite encogerse pero no extenderse. También citan la disminución de las
nevadas, lo que reduce el aumento del hielo y determina la cantidad de
energía absorbida por él. Debido a que la blancura de la nieve nueva refleja
más luz solar, la falta de nieve nueva permite que el hielo absorba más
energía del Sol.
A diferencia de los glaciares de latitudes medias que se calientan y funden
por el aire que los rodea en el verano, la pérdida de hielo el Kilimanjaro
está determinada estrictamente por la radiación solar. Como la temperatura
del aire cerca del hielo de la montaña casi siempre está bastante por debajo
del punto de congelación, normalmente no hay ninguna fusión. En vez de eso,
la pérdida de hielo ha estado determinada fundamentalmente por un proceso
llamado sublimación, que requiere más de ocho veces la energía necesaria
para la fusión. La sublimación se produce a temperaturas por debajo de la de
congelación, y convierte el hielo en vapor de agua sin pasar por la fase
líquida. Mote lo asemeja a la pérdida de humedad que hace que los alimentos
sufran "quemaduras" durante la congelación.
Las fluctuaciones de los patrones climáticos relacionados con el Océano
Indico también podrían afectar al cambiante balance entre el incremento del
hielo, que podría haber estado produciéndose décadas antes de que los
primeros exploradores alcanzaran la cumbre del Kilimanjaro en 1889, y la
disminución que se ha venido registrando desde entonces.
Los glaciares en latitudes más templadas han menguado abruptamente cuando la
troposfera a su alrededor se ha calentado. La troposfera es la capa
atmosférica que abarca desde la superficie de la Tierra hasta unos 16
kilómetros de altitud.
Sin embargo, después de analizar los estudios ya publicados, Kaser y Mote
afirman que los mismos factores no se aplican al casquete de hielo del
Kilimanjaro.
"No hay ninguna evidencia que apoye esa afirmación", declara Mote. "No es
que sea imposible, sino que lo más probable es que esa disminución esté
asociada a los procesos dominados por la sublimación y con un equilibrio de
energía gobernado por la radiación solar, en lugar de por una troposfera más
cálida".
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Shaping Up a Möbius Strip
(18/Jul/2007) |
Mathematicians finally calculate the shape of Escher's muse
Long known as curious mathematical objects lacking a separate "inside" and "outside,"
Möbius strips have also captured the imagination of artists like M. C.
Escher, whose painting Möbius Strip II shows ants in a never-ending crawl on
this curious surface. Easily made by twisting a strip of paper and gluing
the two ends together, it is an object that only has a single surface and a
single edge; Escher's ants crawling on the strip traverse all of its surface
area without ever crossing an edge.
Nearly 150 years after Möbius strips were discovered, scientists at
University College London (UCL) report in Nature Materials that they can
calculate the exact shape of this odd object if given its aspect ratio (the
ratio of width to length) along with the elastic properties of the material
from which it is made. Apart from their purely mathematical significance,
Möbius strips are sometimes used in machinery to transmit power between two
pulleys using drive belts in which "both sides" wear equally. Despite their
long history, however, no one could predict a priori what one of these
strips would look like if you were to make it from, say, a three-inch wide,
20-inch long sheet of transparent plastic. The UCL scientists not only
solved that mystery, but they also figured out the maximum width of such a
strip given the length, putting to rest a question first asked more than 80
years ago.
Their result is a set of differential equations that can be solved given the
elastic properties of the material and the aspect ratio of the sheet. Using
the very general principle of minimal energy (which explains, for example,
that bending a steel rod is hard work because the bent rod has higher
elastic energy than the straight one), scientists can solve those equations
to predict the shape of a Möbius strip when it is at rest. In addition to
the mathematical satisfaction of figuring out a long-standing problem, the
study has also paved the way for scientists to analyze the structural
properties of macromolecules and crystals grown in the form of Möbius strips,
a process developed in 2002.
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World's Largest Telescope Up and Running
(17/Jul/2007) |
The GTC sits above the clouds on a high peak on La Palma
Tests have begun on one of the world's largest optical telescopes, installed
on a mountain in the Canary Islands.
Situated on a 2,400m-high (7,900ft) peak on the island of La Palma, the huge
telescope consists of a mirror measuring 10.4m (34.1ft) in diameter.
The Spanish-led Great Canary Telescope (GTC) is extremely powerful and will
be able to spot some of the faintest, most distant objects in the Universe.
The GTC team expect the telescope to be fully operational within 12 months.
The enormous array has taken seven years to construct; its installation has
been hampered by poor weather and the logistical difficulties of
transporting equipment to such an inaccessible location.
The project is estimated to cost 130m euros (£88m).
Based at the Roque de los Muchachos Observatory, the optical telescope is
made up from 36 separate hexagonal mirror segments which together form the
10.4m primary mirror.
Its vast size will enable it to capture some of the most distant light in
the Universe, helping researchers look for information that might help to
explain the evolution of the cosmos.
It will probe far-off galaxies, look into the secrets of star formation, and
hunt for Earth-like planets.
"It would be wonderful if this telescope allowed us to detect a planet like
ours," project director Pedro Alvarez told the Spanish El Mundo newspaper.
Campbell Warden, the executive secretary of the Canary Islands Astrophysics
Institute, told BBC News: "The big advantage of the GCT over existing
telescopes... is that because of the combination of the very advanced
technology and the largest optical infrared mirror we'll be able to
characterise the atmospheres of planets, instead of just having, as we have
at the moment, mathematical speculations of what planets could be like.
"We'll actually be able to take a much better look at them."
He added: "We'll be able to throw back the curtains that shroud the early
Universe, revealing many of its mysteries."
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MIT finds cure for fear
(16/Jul/2007) |
MIT biochemists have identified a molecular mechanism
behind fear, and successfully cured it in mice, according to an article in
the journal Nature Neuroscience.
Researchers from MIT's Picower Institute for Learning and Memory hope that
their work could lead to the first drug to treat the millions of adults who
suffer each year from persistent, debilitating fears - including hundreds of
soldiers returning from conflict in Iraq and Afghanistan.
Inhibiting a kinase, an enzyme that change proteins, called Cdk5 facilitates
the extinction of fear learned in a particular context, Li-Huei Tsai,
Picower Professor of Neuroscience in the Department of Brain and Cognitive
Sciences, and colleagues showed.
Conversely, the learned fear persisted when the kinase's activity was
increased in the hippocampus, the brain's center for storing memories, the
scientists found.
Cdk5, paired with the protein p35, helps new brain cells, or neurons, form
and migrate to their correct positions during early brain development, and
the MIT researchers looked at how Cdk5 affects the ability to form and
eliminate fear-related memories.
"Remarkably, inhibiting Cdk5 facilitated extinction of learned fear in mice,"
Tsai said. "This data points to a promising therapeutic avenue to treat
emotional disorders and raises hope for patients suffering from post-traumatic
stress disorder or phobia."
Emotional disorders such as post-traumatic stress and panic attacks stem
from the inability of the brain to stop experiencing the fear associated
with a specific incident or series of incidents.
For some people, upsetting memories of traumatic events do not go away on
their own, or may even get worse over time, severely affecting their lives.
In the current research, genetically engineered mice received mild foot
shocks in a certain environment and were re-exposed to the same environment
without the foot shock.
The team found that mice with increased levels of Cdk5 activity had more
trouble letting go of the memory of the foot shock and continued to freeze
in fear.
The reverse was also true: in mice whose Cdk5 activity was inhibited, the
bad memory of the shocks disappeared when the mice learned that they no
longer needed to fear the environment where the foot shocks had once
occurred.
"In our study, we employ mice to show that extinction of learned fear
depends on counteracting components of a molecular pathway involving the
protein kinase Cdk5," Tsai concluded. "We found that Cdk5 activity prevents
extinction, at least in part by negatively affecting the activity of another
key kinase."
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Water Found on Distant Planet
(13/Jul/2007) |
Astronomers are sure they finally spotted water vapor in
the atmosphere of exoplanet
After a few false starts, astronomers say they have finally observed water
vapor in the atmosphere of a so-called hot Jupiter, a large gaseous planet
tightly orbiting a distant star. Using NASA's Spitzer Space Telescope, a
research team measured the infrared starlight shining through the atmosphere
of planet HD 189733 b as it passed in front of its star 63 light-years away.
The planet soaked up infrared light at several wavelengths in a pattern
expected of water molecules, as detailed online today in Nature. "This is
the first convincing detection of water in the atmosphere of a planet
outside our own solar system," says Heather Knutson, an astronomy graduate
student at the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge,
Mass., who was not involved in the study.
Researchers expect to find water on many planets outside the solar system,
called exoplanets, including Jupiter-size gas giants such as HD 189733 b and
HD 209458 b, which orbits a different star. But in February, independent
teams of astronomers armed with Spitzer data reported they could not detect
water vapor in either planet's infrared glow as it passed behind its star.
To get a different view, astronomer Giovanna Tinetti and her colleagues at
the European Space Agency and University College London focused instead on
the light grazing the atmosphere of HD 189733 b. Tinetti had predicted that
water would absorb more light at the longer wavelength of 5.8 microns (thousandths
of a millimeter) than at 3.6 microns, in contrast with other molecules such
as methane and ammonia.
The Spitzer data stacked up according to predictions, Tinetti says—especially
when combined with eight-micron measurements reported in May by Knutson's
team, which used Spitzer to map HD 189733 b's dayside temperature.
"When I saw that was matching so well with what we already got," she says,
"I thought, 'hmm, that's extremely good.'"
Tinetti says the earlier studies could be a product of the planets' bright
sides cooking to the same temperature throughout, which makes atmospheric
molecules less likely to absorb radiation from below.
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Fact or Fiction?: Smog Creates Beautiful Sunsets
(13/Jul/2007) |
Picture twilight in Los Angeles: the city's labyrinth of
eight-lane freeways is jammed with millions of cars, engines burping
pollutants into the air. The people in those cars may be drowning in a sea
of smog, but they at least can take solace in seeing a scarlet sunset
blazing across the horizon.
According to urban legend, air pollution enhances the beauty of a sunset.
And pollution does indeed change the appearance of sundown, but whether it
tips it in the direction of beauty is a matter of personal taste—and the
overall amount of that pollution in the air.
"Molecules and small particles scatter the same way as long as the particle
is sufficiently small," Bohren says. If the particle is small compared with
the wavelengths of visible light, it will scatter short wavelengths, such as
blues and violets, more than long wavelengths, such as red. Many man-made
aerosols are small enough to meet this criterion, so they contribute to the
deep crimson sunsets of Los Angeles and other polluted cities across the
globe.
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Is it possible for a tennis ball that is "heavy"
with topspin—like those hit by Rafael Nadal—to increase its forward velocity
after it hits the ground?
(05/Jul/2007) |
Howard Brody, emeritus professor of physics at the
University of Pennsylvania, serves up an answer to this question.
Tennis can be played on almost any surface that can be made smooth enough to
provide a consistent bounce of the ball: from acrylic to clay to grass. The
interaction of a tennis ball and the surface of a tennis court during the
five milliseconds that the two are in contact determines the character of
the game for each of the different surfaces. On some surfaces, such as grass,
the ball does not bounce very high; on others, like clay, it slows down a
great deal after impacting the court. Yet the same laws of physics govern
the resulting speed, spin and angle for each type of surface.
There are two dominant forces that act on the ball during those five
milliseconds: the normal force (in the vertical direction) and the friction
force, which is parallel to the surface. For the bounce of a typical ground
stroke—a forehand or backhand shot—the ball impacts the surface at a small
angle (about 15 degrees relative to the surface). If the ball could be
treated as a point mass—so that it has no real size—then the analysis of the
bounce would be straightforward. The ball, however, has properties such as a
radius, a moment of inertia, spin, and energy loss when compressed by impact,
in addition to mass and friction. The normal force of the surface on the
ball is always upward, slowing the ball's downward velocity and propelling
it skyward. The friction force is usually backward, reducing the horizontal
component of the ball's forward velocity.
Friction may act differently, though, if the ball has excessive topspin, or
forward rotation of the ball. In that case, the friction force on the ball
is in the same direction as the horizontal component of the ball's velocity.
Thus, the ball will have a greater horizontal velocity after the bounce than
before the bounce.
How can this possibly happen?
When a ball is spinning at a rate of F revolutions per second, the outside
of the ball has a tangential velocity Vt = 2πRF, where R is the radius of
the ball. Let us assume the center of the ball is moving in the horizontal
direction at Vcm. If the ball has backspin, or underspin, in which the
bottom of the ball is moving forward, the bottom of the ball will be moving
at Vcm + Vt, in the same direction as the ball is moving. The friction force
between the ball and the court surface will be opposite to this, slowing the
ball down.
For a ball with topspin, which is the reverse of underspin, the bottom of
the ball will be moving at Vcm - Vt. If Vt is greater than Vcm, the bottom
of the ball will be moving backward relative to the court surface. This
would mean that the friction force between the ball and surface would be
forward, which would actually make the ball go faster after the bounce.
Therefore, if the topspin is large enough so that 2πRF is greater than Vcm,
the horizontal component of the ball's velocity will increase after the
bounce.
How fast must the ball be spinning for 2πRF to be greater than Vcm?
For a typical ground stroke with a horizontal velocity of 25 meters per
second, a ball of radius 0.033 meter will have to be spinning at greater
than 120 revolutions per second.
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