Real Sociedad Española de Física - RSEF

Física al día (41)

Noticias de interés para el mundo de la Física con el patrocinio de la Fundación Española para la Ciencia y la Tecnología (FECYT).

FECYT

Puntos cuánticos ensamblados en nanohilos para aplicaciones en fotónica cuántica

Jordi Arbiol, Profesor de Investigación ICREA en el Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB-CSIC)

Esquema de los nanohilos semiconductores de GaAs con sección hexagonal (azul) mostrando la presencia de puntos cuánticos embebidos en sus vértices.Los puntos cuánticos ensamblados en nanohilos semiconductores representan una de las tecnologías más prometedoras para aplicaciones en fotónica cuántica. Mientras que la fabricación de “arriba a abajo” (top-down) de estas estructuras continúa siendo un reto tecnológico, la fabricación “de abajo a arriba” (down-top) a partir del autoensamblaje es potencialmente la mejor estrategia. El problema principal radica en que muchas veces los puntos cuánticos creados presentan unos anchos de banda ópticos enormes, haciendo difícil la reproducibilidad de sus propiedades físicas.

Un barómetro de luz: calibrar el vacío extremo haciéndolo brillar

David Nóvoa, Centro de Láseres Pulsados (CLPU) 

Ángel ParedesDaniele Tommasini, Departamento de Física Aplicada, Universidade de Vigo

Los láseres ultraintensos son una tecnología desarrollada en los últimos años que promete ampliar la ya enorme y diversa colección de aplicaciones de los sistemas láser. Estos sorprendentes dispositivos permiten crear concentraciones de luz sin precedentes. Como ejemplo, un solo pulso de luz extrema puede transportar una potencia del orden del petavatio (1015 vatios), el equivalente a la generada por un millón de reactores nucleares, aunque durante un tiempo extremadamente corto, del orden de femtosegundos (10-15 segundos). En España se ha creado el Centro de Láseres Pulsados (CLPU) en Salamanca, una instalación experimental que, cuando llegue a su pleno rendimiento, colocará a nuestro país en la vanguardia del esfuerzo internacional en este campo.

Hacia el control total de los campos magnéticos

Jordi Prat-Camps, Carles Navau y Àlvar Sánchez, Departamento de Física, Universitat Autònoma de Barcelona

Vivimos rodeados de electromagnetismo. La electricidad que consumimos se genera en turbinas que contienen potentes imanes, la información digital se almacena en dispositivos de soporte magnético y algunas de las pruebas médicas más avanzadas emplean tecnologías magnéticas (resonancia magnética nuclear -RMN-, detección de microcorrientes del cerebro mediante sensores magnéticos de alta sensibilidad, etc.).

Todos esos avances han sido posibles gracias al estudio del electromagnetismo, cuyos pilares fundamentales J. C. Maxwell asentó y condensó en sus cuatro célebres ecuaciones. Curiosamente, en una disciplina tan madura aun existen desafíos a los que no se ha hallado solución y que permitirían nuevos desarrollos tecnológicos.

Besos cuánticos

Javier Aizpurúa, investigador del Donostia International Physics Center

Desde hace más de un siglo, el hombre ha utilizado antenas metálicas para controlar y dirigir la radiación electromagnética. La electrodinámica clásica ha resultado uno de los pilares de la física para explicar gran cantidad de fenómenos relacionados con la emisión y captación de dicha radiación. Conforme las estructuras metálicas que forman las antenas disminuyen de tamaño, hasta llegar a dimensiones nanométricas, las resonancias electromagnéticas producidas comienzan a darse en el rango visible del espectro. Estas resonancias de la respuesta óptica se producen debido a las oscilaciones del gas de electrones en la superficie del metal que forman las nanoantenas ópticas, y son comúnmente denominadas como plasmones de superficie en la Física del Estado Sólido.  

El efecto Casimir cuantizado

Pablo Rodríguez López, investigador de la Universidad de Loughborough

Si tenemos un condensador (dos placas metálicas en el vacío) descargado, un cálculo simple nos dice que no debería haber ninguna fuerza entre las placas. Pero cuando aplicamos la Mecánica Cuántica al problema vemos que esto no es así. De hecho, en 1948, Casimir demostró que las fluctuaciones cuánticas del campo electromagnético inducen una fuerza atractiva entre las placas. En un primer momento, este resultado se consideró de interés teórico, pero despreciable en la práctica por su minúscula magnitud.

Una ecuación para la toma de decisiones en grupo

Gonzalo G. de Polavieja, investigador del Instituto Cajal

¿Puede la Física Estadística ayudarnos a entender el comportamiento de nuestra sociedad?  Economistas, sociólogos  y políticos, gracias a contribuciones de Físicos y Matemáticos, son hoy capaces de usar técnicas matemáticas que nos ayudan a entender fenómenos sociales. Un resultado fundamental de la Física Estadística consiste en establecer una relación entre las leyes de la Mecánica y las de la Termodinámica. Recientemente, hemos hecho el equivalentede este esfuerzo en el caso del comportamiento social. En particular, hemos relacionado las capacidades cognitivas de un animal individual con el comportamiento estadístico del grupo. Nuestro punto de partida ha sido una idea elaborada ya en psicología y neurobiología: que los cerebros han de estimar a partir de datos sensoriales ambiguos (esta ambigüedad proviene, por ejemplo, de que en la retina tenemos una representación bidimensional del mundo).  Nuestra hipótesis es que los animales usamos el comportamiento de otros animales para mejorar las estimaciones que hacemos del mundo. 

Se puede crear no localidad cuántica a partir de estados cuánticos locales

Carlos Palazuelos, Instituto de Ciencias Matemáticas, CSIC

El hecho de que la combinación de distintos elementos pueda dar como resultado algo mejor que la suma de sus partes individuales es de gran relevancia en la ciencia. En particular, en mecánica cuántica este efecto aparece cuando estudiamos determinadas propiedades relevantes en la descripción de los sistemas físicos. En ciertas ocasiones este fenómeno de no aditividad se presenta en su forma más extrema, la superactivación de recursos cuánticos: podemos combinar dos objetos sin efectos cuánticos para obtener un nuevo objeto que sí presenta efectos cuánticos. Con la intención de enfatizar este fenómeno podemos escribir: 0+0>0. En el reciente trabajo (Phys. Rev. Lett. 109, 190401 (2012)) hemos demostrado que la no localidad cuántica puede ser superactivada.

Correlaciones cuánticas en el espacio y tiempo

Antonio Acín, profesor ICREA del Institut de Ciènces Fotòniques

Se suele decir que la física cuántica predice correlaciones entre las partículas cuánticas entrelazadas que desafían nuestra intuición. Según nuestra intuición, las correlaciones entre sistemas se explican a través de señales o, mejor para lo que sigue, influencias que se propagan en el espacio y tiempo. Además, estas influencias deben respetar la teoría de la relatividad de Einstein, es decir no pueden llevar a una transmisión de información más rápida que la luz (supra-lumínica). Si realizamos medidas en dos partículas distantes con una sincronización suficientemente buena para excluir cualquier influencia entre ellas propagándose a la velocidad de la luz, la única explicación posible para las posibles correlaciones observadas debería venir de influencias que se han propagado antes de que se decidieran las medidas a realizar. Sin embargo, las correlaciones resultantes no son arbitrarias y satisfacen una serie de condiciones, llamadas desigualdades de Bell, que son violadas por las correlaciones entre partículas cuánticas.

Frentes tipo coliflor: del laboratorio al supermercado

Mario Castro, profesor de la Universidad Pontificia Comillas

A raíz de los trabajos de Benoit Mandelbrot y de otros, la geometría fractal se ha establecido en los últimos 30 años como la descripción matemática de muchas formas naturales. Así, usando algoritmos relativamente simples, se pueden generar en la actualidad estructuras complejas, casi indistinguibles de, por ejemplo, paisajes, hojas o árboles. Sin embargo, pocas veces se han identificado los mecanismos generales que gobiernan la aparición y evolución temporal de dichas estructuras naturales, más allá de una mera reproducción meramente visual o geométrica.

En un trabajo aparecido en New Journal of Physics, se han encontrado esos mecanismos generales para morfologías como las de la superficie de una coliflor. El trabajo ha sido realizado en la Universidad Pontificia Comillas, Universidad Carlos III e Instituto de Ciencia de Materiales-CSIC, en Madrid (estos tres grupos forman parte de un proyecto nacional coordinado), Ecole Polytechnique de París y Katholieke Universiteit de Leuven.

Premio Nobel de Física 2012: Serge Haroche y David J. Wineland por su trabajo en óptica cuántica

La Real Academia Sueca de las Ciencias ha anunciado que el Premio Nobel de Física de este año sea para el investigador francés Serge Haroche y el estadounidense David J. Wineland "por sus métodos experimentales innovadores que permiten la medición y manipulación de sistemas cuánticos individuales”.

Serge Haroche (Casablanca, 1944) es profesor del Collège de France and Ecole Normale Supérieure en Paris (Francia), mientras que David J. Wineland (Milwaukee, 1944) es investigador del National Institute of Standards and Technology (NIST) y la Universidad de Colorado Boulder (EEUU).

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  • El verdadero valor de un hombre se determina examinando en qué medida y en qué sentido ha logrado liberarse del yo.

    Albert Einstein (1879-1955)
  • La unidad es la variedad, y la variedad en la unidad es la ley suprema del universo.

    Isaac Newton (1642-1727)