Este programa está dedicado a Sara Castro, amiga habitual del programa,
Hoy en la Fábrica de la Ciencia hemos contado con la presencia del gran Francis Villatoro en la sección de Noticias de Francis-Naukas.
Nanotermómetros de ADN.
Para medir la temperatura en la nanoescala hay que usar un nanotermómetro. Se publica en Nano Letters un termómetro de ADN de solo 5 nanómetros de diámetro. Investigadores de la Universidad de Montreal han creado un termómetro de ADN bioinspirado que usa la dependencia con la temperatura en el plegamiento de una molécula de ADN. La temperatura se mide en el rango de 25 a 90 °C, pudiéndose alcanzar un error de ± 0,05 °C entre 36 y 38 ºC.
La idea de los nanotermómetros de ADN se propuso en el año 2012. Desde entonces se han publicado varias alternativas. La nueva tiene la ventaja de que el comportamiento de la fluorescencia del ADN en función de la temperatura es prácticamente lineal. Por ello, el nuevo nanotermómetro promete muchas aplicaciones, como medir las variaciones de la temperatura en la membrana de una célula individual. O estudiar el comportamiento térmico de nanomáquinas y nanomotores. Muchos campos de la nanotecnología, como la nanomedicina, la biología sintética, los nanofluidos, los nanomateriales y la nanoelectrónica se beneficiarán de este nuevo nanotermómetro de ADN.
El artículo es David Gareau, Arnaud Desrosiers, Alexis Vallée-Bélisle, “Programmable Quantitative DNA Nanothermometers,” Nano Letters (08 Apr 2016), doi: 10.1021/acs.nanolett.6b00156. Más información divulgativa en “Chemists use DNA to build the world’s tiniest thermometer,” Phys.Org, 27 Apr 2016.
Por cierto, la idea de usar nanotermómetros de ADN no es nueva y ya se propuso en Guoliang Ke, Chunming Wang, […] Chaoyong James Yang, “l-DNA Molecular Beacon: A Safe, Stable, and Accurate Intracellular Nano-thermometer for Temperature Sensing in Living Cells,” J. Am. Chem. Soc. 134: 18908–18911 (05 Nov 2012), doi: 10.1021/ja3082439.
El exceso a 750 GeV en el LHC Run 2 llega a Physical Review Letters
A día de hoy (24 de abril de 2016) hay 348 artículos (manuscritos sin publicar) en ArXiv sobre la resonancia a 750 GeV observada por ATLAS y CMS en el LHC Run 2. Todavía no sabemos si es una nueva partícula o una simple fluctuación estadística sin contenido físico. Aún así, Robert Garisto, editor de la prestigiosa revista Physical Review Letters, ha decidido publicar 4 artículos teóricos sobre dicha resonancia en el número del 15 de abril de 2016.
La selección de estos artículos no ha tenido que ser fácil. El editor dice que ha recibido cientos de artículos pero que no puede publicarlos todos. Además de la revisión por pares se ha realizado una consulta a expertos para decidir qué artículos son más relevantes. Este proceso de consulta informal no es habitual, pero en un caso como éste es necesario. Así lo reconoce Garisto en un editorial. Permíteme destacar dichos artículos, no sin pedir perdón a los autores de los demás; tanto los que se publicarán en los próximos números de PRL, como los ya publicados en otras revistas científicas.
Recomiendo leer a Robert Garisto, “Editorial: Theorists React to the CERN 750 GeV Diphoton Data,” Phys. Rev. Lett. 116: 150001 (15 Apr 2016), doi: 10.1103/PhysRevLett.116.150001; Robert Garisto, “Synopsis: Explaining a 750 GeV Bump,” Physics (12 Apr 2016). Por cierto, el último artículo publicado en ArXiv es Roberto Franceschini, Gian F. Giudice, […] Riccardo Torre, “Digamma, what next?” arXiv:1604.06446 [hep-ph].
Ondas de densidad de pares de Cooper en un cuprato
En 1964 se predijo la existencia de ondas de densidad de pares de Cooper en un superconductor. Tras una intensa búsqueda, en 2016 se publica en Nature su primera observación en un cuprato con bismuto, estroncio y calcio (Bi2Sr2CaCu2O8+x). Para lograrlo se ha desarrollado una nueva técnica de microscopia de efecto túnel (STM) basada en el efecto Josephson, bautizada como microscopia de efecto túnel Josephson (SJTM).
Según la teoría BCS de superconductividad (Bardeen–Cooper–Schrieffer, 1957) los pares de Cooper en un superconductor pueden coexistir en dos estados. El estado superconductor propiamente dicho, en el que todos los pares están descritos por la misma función de onda cuántica, como en un condensado de Bose-Einstein o en un superfluido. Y otro estado con momento no nulo en el que los pares de Cooper forman ondas de densidad. Muchos expertos opinan que su observación podría ayudar a entender el origen de la superconductividad a alta temperatura crítica en cupratos.
El artículo es M. H. Hamidian, S. D. Edkins, […] J. C. Séamus Davis, “Detection of a Cooper-pair density wave in Bi2Sr2CaCu2O8+x,” Nature 532, 343–347 (21 Apr 2016), doi: 10.1038/nature17411, arXiv:1511.08124 [cond-mat.supr-con]. Recomiendo leer a “Physicists gain new view of superconductor,” Nano Werk, 13 Apr 2016.
El radio efectivo de un quark dentro de un protón
Visualizan la propagación hacia el pasado de pulsos ópticos superlumínicos
Imagina que pudieras ver un objeto superlumínico. ¿Qué verías? Que su imagen se movería hacia el pasado. Así se ha comprobado de forma experimental en un análogo físico de la propagación más rápida que la luz en el vacío. Lo ilustra la parte derecha de esta figura (para v = c cot ? = 2,14 c, donde ? = 25 °), que hay que comparar con la propagación sublumínica mostrada en la parte izquierda (para v = c cot ? = 0,46 c, donde ? = 65 °). Aunque se confirma lo que ya sabíamos, la comprobación experimental se publica en Science Advances.
Por cierto, no ha sido fácil lograrla. Se ha usado un láser de 810 nm y una potencia de 1 W que a un ritmo de 80 MHz produce pulsos ópticos de 130 fs incidentes sobre una superficie inclinada de 50 cm × 50 cm. Las imágenes de 520 × 688 píxeles son tomadas por una cámara iCCD de alta velocidad con una resolución de 200 ps (usando un generador de retrasos con una resolución de 10 ps se puede ajustar el ritmo de toma imágenes con la frecuencia de los pulsos láser).
El artículo es Matteo Clerici, Gabriel C. Spalding, […] Daniele Faccio, “Observation of image pair creation and annihilation from superluminal scattering sources,” Science Advances 2: e1501691 (15 Apr 2016), doi: 10.1126/sciadv.1501691. Me he enterado gracias a Alfredo Carpineti, “Going Faster Than Light Could Send You “Back In Time”,” IFL Science, 18 Apr 2016.
Electrónica en los petahercios
El microprocesador de tu ordenador funciona a gigahercios (GHz) desde hace muchos años. La razón es que una mayor velocidad de los electrones en un semiconductor genera demasiado calor. En aplicaciones optoelectrónicas se alcanzan los terahercios (THz). Se publica en Nature Physics una nueva tecnología que permite alcanzar los petahercios (PHz) minimizando la generación de calor. En concreto se usa el nitruro de galio (GaN) para alcanzar 1,16 PHz en conmutación (paso de un ‘0’ a un ‘1’ en un transistor).
El GaN tiene una banda prohibida de 3,35 eV y se usa en los diodos LED azules (Premio Nobel de Física de 2014). Su uso en transistores promete superar el límite de los gigahercios y alcanzar los terahercios, dando lugar a ordenadores personales mil veces más rápidos. Por supuesto, todavía queda mucha I+D para que esto se haga realidad. De un transistor ultrarrápido a una CPU ultrarrápida hay un salto enorme. Aún así, ya hemos dado el primer paso. Y dado el gran interés económica en esta tecnología, los siguientes pasos no tardarán en llegar.
El artículo es Hiroki Mashiko, Katsuya Oguri, […] Hideki Gotoh, “Petahertz optical drive with wide-bandgap semiconductor,” Nature Physics (11 Apr 2016), doi: 10.1038/nphys3711; más información divulgativa en Oliver D. Mücke, “Petahertz Electronics: Pick up speed,” Nature Physics (11 Apr 2016), doi: 10.1038/nphys3746.
