viernes, 28 de noviembre de 2008

El día que no se acabó el mundo

Esto es lo que no sucedió el 10 de septiembre:

El mundo no se acabó. La puesta en marcha del más grande y poderoso acelerador de partículas del mundo, cerca de Ginebra, Suiza, no desató la creación de un agujero negro microscópico. Y ese agujero negro no comenzó a succionar rápidamente la materia a su alrededor cada vez más velozmente hasta devorar por completo al planeta Tierra, como las noticias sensacionalistas sugirieron que sucedería.

Desde luego, dado que usted está vivo y leyendo este artículo hoy, ya lo sabía. Actualmente, el acelerador, un anillo subterráneo de 8 kilómetros (5 millas) de diámetro, llamado Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider o LHC, en idioma inglés), se encuentra apagado por reparaciones. Pero una vez que la inmensamente poderosa máquina se encienda de nuevo, ¿existe alguna posibilidad de que el escenario apocalíptico descripto anteriormente pudiese ocurrir?
"En realidad, nunca hubo peligro alguno por el acelerador, pero ¡es claro que eso no logró que la gente dejara de especular sobre lo que hubiera pasado!", dice Robert Johnson, un físico del Instituto de Física de Partículas de Santa Cruz (Santa Cruz Particle Physics Institute, en idioma inglés) y miembro del equipo científico del Telescopio Fermi de Rayos Gamma de la NASA, el cual fue lanzado al espacio en junio para estudiar la radiación gamma de varios fenómenos, incluyendo posibles agujeros negros en evaporación.

Hay varias razones que pueden explicar por qué el mundo no se acabó el 10 de septiembre y por qué el Gran Colisionador de Hadrones no es capaz de causar tal calamidad.

En primer lugar, sí, es cierto que el LHC podría crear agujeros negros microscópicos. Pero, en verdad, no pudo haber creado uno en su primer día de funcionamiento. Esto se debe a que los físicos de la CERN no comenzaron a lanzar haces de protones unos contra otros para crear colisiones de alta energía. El 10 de septiembre fue solamente un operativo de calentamiento. Hasta la fecha, el colisionador todavía no ha producido ningún choque de partículas y, en realidad, no son las partículas sino la extrema energía de las colisiones —hasta 14 teraelectronvoltios— la que podría crear un agujero negro microscópico.
De hecho, una vez que el LHC comience a funcionar de nuevo y a producir colisiones, los físicos estarían fascinados si dicho instrumento creara un agujero negro en miniatura. Esta sería la primera evidencia experimental que apoyaría una teoría elegante pero que aún no ha sido probada y que, hasta la fecha, sigue causando algunas controversias. Es la llamada "teoría del todo", más conocida como Teoría de Cuerdas.

En la teoría de cuerdas, los electrones, los protones, los quarks y todas las demás partículas fundamentales son representadas como diferentes vibraciones de cuerdas infinitesimales que existen en 10 dimensiones: 9 dimensiones espaciales y una dimensión temporal. (Las otras seis dimensiones espaciales están escondidas por una u otra razón, por ejemplo porque se "enrollan" a una escala extremadamente pequeña). Algunos físicos promocionan la elegancia matemática de la teoría de cuerdas y su capacidad de integrar la gravedad con las otras fuerzas de la naturaleza. El ampliamente aceptado Modelo Estándar de la física de partículas no incluye a la gravedad, razón por la cual no predice que el LHC pueda crear un punto gravitacionalmente colapsado —un agujero negro— mientras que la teoría de cuerdas sí lo hace.

Muchos físicos han comenzado a cuestionar la veracidad de la teoría de cuerdas. Pero suponiendo por un momento que es verdadera, ¿qué sucedería cuando nazca un agujero negro en el interior del LHC? La sorprendente respuesta es: "no sucedería demasiado". Aun cuando el agujero negro sobreviviera por más de una fracción de segundo (lo cual muy probablemente no sucedería), es casi seguro que saldría disparado hacia el espacio. "Tendría apenas la masa de aproximadamente cien protones y se movería a una velocidad cercana a la de la luz; de modo que alcanzaría la velocidad de escape con facilidad", explica Johnson. Debido a que el agujero negro en miniatura tendría un tamaño menor que una milésima parte de un protón, su atracción gravitacional sería extremadamente débil, lo que lo haría capaz de filtrarse fácilmente a través de la roca sólida sin que siquiera pudiese llegar a tocar —o a succionar— materia alguna. Desde la perspectiva de algo tan pequeño, los átomos que conforman la roca "sólida" son casi enteramente espacio vacío: el vasto espacio entre los núcleos atómicos y los electrones que los orbitan. De modo que un agujero negro microscópico podría atravesar el centro de la Tierra y salir por el otro lado sin causar daño alguno, con la misma facilidad que podría atravesar algo más de 90 metros (300 pies) de terreno suizo. De cualquier modo, acabaría en el vacío casi absoluto del espacio, donde las probabilidades de tocar y succionar materia que lo hiciera crecer hasta convertirlo en una amenaza son todavía más pequeñas.
En consecuencia, la primera cosa que haría un agujero negro diminuto sería abandonar de manera segura el planeta. Pero hay otras razones, aún más poderosas, por las cuales los científicos creen que el LHC no representa ninguna amenaza para la Tierra. En primer lugar, la mayoría de los científicos considera que un agujero negro creado en el LHC se evaporaría casi con seguridad antes de llegar muy lejos. Stephen Hawking, el físico que escribió Una Breve Historia del Tiempo (A Brief History of Time), predijo que los agujeros negros producen radiación, un fenómeno conocido como Radiación de Hawking. Debido a esta pérdida constante de energía, los agujeros negros finalmente se evaporan. Cuanto más pequeño es el agujero negro, más intensa es la radiación de Hawking, y más rápidamente desaparecerá el agujero negro. Así que un agujero negro mil veces más pequeño que un protón debería desaparecer casi instantáneamente en un rápido estallido de radiación.

"La predicción de Hawking no está basada en la especulativa teoría de cuerdas, sino en principios bien entendidos de la mecánica cuántica y de la física de partículas", dice Johnson.

A pesar de sus fuertes fundamentos teóricos, la radiación de Hawking nunca ha sido observada directamente. Sin embargo, los científicos confían en que un agujero negro creado por el LHC no representaría ninguna amenaza. ¿Cómo pueden estar tan seguros? Gracias a los rayos cósmicos. Miles de veces por día, rayos cósmicos de alta energía colisionan contra las moléculas del aire de la atmósfera terrestre con una energía, al menos, 20 veces mayor que las colisiones más poderosas que pueda producir el LHC. En consecuencia, si este nuevo acelerador pudiese crear agujeros negros que devoraran la Tierra, los rayos cósmicos ya lo hubieran hecho miles de millones de veces a lo largo de la historia de la Tierra.

Y, sin embargo, aquí estamos. ¡Que comiencen las colisiones!

Se descubrieron rayos cósmicos de un misterioso objeto cercano

Un equipo internacional de investigadores ha descubierto un enigmático exceso de electrones que bombardean la Tierra desde el espacio. Se desconoce cuál es la fuente de estos rayos cósmicos, pero debe de estar cerca del sistema solar y podría estar hecha de materia oscura. Los resultados del descubrimiento se informan en el ejemplar del 20 de noviembre de la revista Nature.

"Este es un gran descubrimiento", dice el coautor del informe John Wefel, de la Universidad Estatal de Louisiana. "Es la primera vez que vemos una fuente discreta de rayos cósmicos acelerados que se destacan sobre el fondo galáctico".

Los rayos cósmicos galácticos son partículas subatómicas aceleradas a casi la velocidad de la luz por explosiones de supernovas distantes y por otros sucesos violentos. Dichos rayos viajan por toda la Vía Láctea, formando una nube de partículas de alta energía que ingresa al sistema solar desde todas direcciones. Los rayos cósmicos están compuestos principalmente por protones y núcleos atómicos más pesados con una "pizca" de electrones y fotones que "condimentan" la mezcla.

Para estudiar los rayos cósmicos más poderosos e interesantes, Wefel y algunos colegas han pasado los últimos ocho años haciendo volar una serie de globos a través de la estratosfera, sobre la Antártida. En todas esas oportunidades, la carga útil fue un detector de rayos cósmicos financiado por la NASA, llamado ATIC (sigla que en idioma inglés significa: Advanced Thin Ionization Calorimeter o Calorímetro Avanzado de Baja Ionización, en idioma español). El equipo esperaba que el ATIC llevará la cuenta de la mezcla usual de partículas, principalmente de protones e iones, pero el calorímetro descubrió algo extra: abundancia de electrones de alta energía.

Wefel compara esto con conducir por una carretera entre sedanes, furgonetas y camiones, cuando de repente una gran cantidad de Lamborghini irrumpen en el tránsito normal. "Uno no espera ver tantos automóviles de carrera en el camino, o tantos electrones de alta energía en la mezcla de rayos cósmicos". Durante cinco semanas, en las cuales se lanzaron globos, en 2000 y 2003, el ATIC contó 70 electrones en exceso en el rango de energía de 300-800 GeV. ("Exceso" significa sobre y por arriba de la cantidad usual esperada del fondo galáctico.) Setenta electrones puede no sonar como una gran cantidad pero, al igual que setenta Lamborghini en la carretera, es un exceso significativo.


"La fuente de estos exóticos electrones debe de estar relativamente cerca del sistema solar —a no más de un kiloparsec de distancia", dice el coautor de la investigación, Jim Adams, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center, en idioma inglés), de la NASA.

¿Por qué debe de estar cerca la fuente? Adams explica: "Los electrones de alta energía pierden energía rápidamente conforme vuelan a través de la galaxia. Se desprenden de la energía principalmente de dos maneras: (1) cuando colisionan con protones de menor energía, en un proceso llamado dispersión inversa de Compton y (2) cuando irradian parte de su energía moviéndose en forma de espiral a través del campo magnético de la galaxia". Para cuando un electrón ha viajado un kiloparsec completo, ya no es de tan 'alta energía'.

Por lo tanto, los electrones de alta energía son locales. Algunos miembros del equipo de investigación creen que la fuente podría estar a menos de unos cientos de parsecs de distancia. A modo de comparación, el disco de la galaxia espiral denominada Vía Láctea mide cerca de treinta mil parsecs de ancho. (Un parsec es equivale a aproximadamente tres años luz.)

"Lamentablemente", dice Wefel, "no podemos ubicar la fuente en el cielo". Aunque el ATIC mide la dirección de las partículas que ingresan, es difícil traducir esos ángulos de ingreso a coordenadas celestes. En primer lugar, el detector estaba alojado en una canasta de un globo que se balanceaba alrededor del Polo Sur en un vórtice turbulento de vientos de gran altitud; eso hace que sea difícil ubicar la fuente. Además, las direcciones de los electrones que ingresan han sido revueltas hasta cierto punto por los campos magnéticos galáticos. "Lo mejor que el ATIC podría esperar es medir una anisotropía general —un lado del cielo respecto del otro ".


Esta inexactitud da rienda suelta a la imaginación. Las posibilidades menos exóticas incluyen, por ejemplo, un pulsar cercano, un 'microcuasar' o un agujero negro de masa estelar (todos ellos son capaces de acelerar electrones a estas energías). Es posible que una fuente de este tipo merodee no muy lejos sin ser detectada. El recientemente lanzado Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, de la NASA, está apenas comenzando a examinar el cielo con suficiente sensibilidad como para revelar algunos de estos objetos.

Una posibilidad aún más tentadora es la materia oscura.

Existe una clase de teorías físicas llamadas "teorías de Kaluza-Klein" que busca conciliar la gravedad con otras fuerzas fundamentales, y lo hace proponiendo dimensiones extra. Además de la familiar tridimensión de la experiencia humana, podría haber hasta ocho dimensiones más tejidas en el espacio que nos rodea. Una explicación popular sobre la materia oscura, que todavía no ha sido demostrada, es que las partículas que la forman habitan las dimensiones extra. Nosotros sentimos su presencia mediante la fuerza de gravedad, pero no las detectamos de ninguna otra manera.

¿Cómo es que esto produce rayos cósmicos en exceso? Las partículas de Kaluza-Klein tienen la curiosa propiedad (una de muchas) de ser sus propias antipartículas. Cuando dos de ellas colisionan, se aniquilan mutuamente, produciendo de este modo un rocío de fotones y electrones de alta energía. Sin embargo, los electrones no se pierden en dimensiones escondidas sino que se materializan en las 3 dimensiones del mundo real donde el ATIC puede detectarlas como "rayos cósmicos".

"Nuestros datos podrían ser explicados por una nube o grumo de materia oscura en los alrededores del sistema solar", dice Wefel. "En particular, existe una hipotética partícula Kaluza-Klein con una masa cercana a los 620 GeV que, al ser aniquilada, debería producir electrones con el mismo espectro de las energías que observamos".

El hecho de poner a prueba esta posibilidad no es menor porque la materia oscura es muy, bueno, oscura. Pero puede ser posible encontrar la nube buscando otros productos de la aniquilación, tales como los rayos gamma. De nuevo, el Telescopio Espacial Fermi puede tener la mejor oportunidad de ubicar la fuente.

"Sea lo que sea", dice Adams, "va a ser increíble".

Para obtener más información acerca de esta investigación, consultar "Un exceso de electrones de rayos cósmicos a energías de 300-800 GeV" ("An excess of cosmic ray electrons at energies of 300-800 Gev"), por J. Chang y colaboradores, en el ejemplar del 20 de noviembre de 2008, de Nature.

viernes, 14 de noviembre de 2008

SEGMENTO DE RECTA

Un segmento, en geometría, es un fragmento de recta que está comprendido entre dos puntos.

Así, dados dos puntos A y B, se le llama segmento AB a la intersección de la semirrecta de origen A que contiene al punto B, y la semirrecta de origen B que contiene al punto A. Luego, los puntos A y B se denominan extremos del segmento, y los puntos de la recta a la que pertenece el segmento (recta sostén), serán interiores o exteriores al segmento según pertenezcan o no a este.
Dos segmentos son consecutivos cuando tienen en común solamente un extremo. Según pertenezcan o no a la misma recta, se clasifican en:

* colineales
* no colineales

Los segmentos consecutivos no colineales, llamados 'quebrada' o 'poligonal' pueden ser abiertos o cerrados según tengan o no extremos comunes, el primer y el último segmento que lo forman.

BONO

El Bono es un título de deuda, de renta fija o variable, emitido por un Estado, por un gobierno regional, por un municipio o por una empresa industrial, comercial o de servicios. También puede ser emitido por una institución supranacional (Banco Mundial, Banco Europeo de Inversiones, Corporación Andina de Fomento...), con el objetivo de obtener fondos directamente de los mercados financieros. El emisor se compromete a devolver el capital principal junto con los intereses.

Los principales tipos de bonos son:

* Bono canjeable: Bono que puede ser canjeado por acciones ya existentes. No provoca ni la elevación del capital ni la reducción del valor de las acciones.

* Bono Convertible: Bono que concede a su poseedor la opción de canjearlo por acciones de nueva emisión a un precio prefijado. Ofrece a cambio un cupón (una rentabilidad) inferior al que tendría sin la opción de conversión.

* Bono cero cupón: Título que no paga intereses durante su vida, sino que lo hace íntegramente en el momento en el que se amortiza, es decir cuando el importe del bono es devuelto. En compensación, su precio es inferior a su valor nominal.

* Bonos del estado (España): Títulos del Tesoro público a medio plazo (2-5 años). Su nominal es de 1.000 euros y el pago de los intereses se realiza anualmente. Además de los Bonos, el Estado Español emite otros valores parecidos (véase Deuda pública).

* Strips: Algunos bonos del Estado son "strippables", esto es, que puede segregarse cada uno de los pagos que realiza ese bono, esto es distinguiendo entre principal e intereses (cupón), y negociarlos por separado.

* Bonos de deuda perpetua: Son aquellos que nunca devuelven el principal, (esto es, el nominal del bono, que generalmente coincide con la inversión inicial), sino que pagan intereses (cupones) regularmente de forma indefinida. Son los más sensibles a variaciones en el tipo de interés.

Otro caso es el de los bonos basura, que se definen como títulos de alto riesgo y baja calificación, que ofrece, en contrapartida, un alto rendimiento.

A los propietarios de bonos se les conoce con el nombre de "tenedores" o "bonistas". Algunas emisiones de bonos llevan incorporadas opciones o warrants que permiten amortizaciones anticipadas, conversión en acciones o en otros activos financieros, etc.