divendres, 18 de maig de 2018

La NASA pot millorar els futurs satèl·lits d'observació de rius

Les inundacions fluvials són un dels desastres naturals més comuns i devastadors de la Terra. En l'última dècada, els rius han matat milers de persones cada any al món i causen pèrdues per ordre de desenes de milers de milions de dòlars anuals. El canvi climàtic, que es preveu augmentarà la precipitació a determinades zones del planeta, podria fer que les inundacions fluvials en aquests llocs siguin més freqüents i severes en les properes dècades.

La NASA pot millorar els futurs satèl·lits d'observació de rius

Ara, un nou estudi liderat per investigadors del Laboratori de Propulsió Jet de la NASA a Pasadena, Califòrnia, analitza el que suposaria que el satèl·lit d'observació de rius es converteixi en una eina encara més útil per mitigar els danys a les inundacions i millorar la gestió de l'embassament a nivell mundial en gairebé temps real.
Els primers sistemes d'alerta d'inundacions tradicionals depenen de les xarxes de mesura que detecten inundacions més lluny del riu, però les dades que cal mesurar són cada vegada més escasses. L’estudi demostra que hi ha espai per a satèl lits que ajuden a omplir el buit, però per als satèl·lits que informen de la mitigació de les inundacions en temps real, han de proporcionar dades als gestors de l'aigua en un temps de retard suficientment curt.
Les inundacions fluvials es produeixen quan un canal s'omple d'aigua més enllà de la seva capacitat, normalment a causa de les fortes pluges. La inundació recorre el curs del riu com una onada. Diverses missions de satèl·lit han estat capaces de detectar inundacions com a canvis bruscos en l'altura o l'amplada de les aigües del riu. Una vegada que s'observa una inundació, és relativament fàcil predir amb precisió com es desplaçarà pel riu. Aquesta informació és summament útil en els sistemes d'alerta d'inundacions inicials i en altres aplicacions de gestió de rius en temps real.

La NASA pot millorar els futurs satèl·lits d'observació de rius

Per estudiar la velocitat en què les inundacions es propaguen a través dels rius del planeta, cal executar un model numèric senzill d'ones de flux que utilitzen informació com l'ample, el pendent, la profunditat i la rugositat, entre d’altres. Després d'analitzar les velocitats d'ona a través dels 11,7 milions de quilòmetres de rius de tot el planeta, els investigadors van descobrir que les ones d'inundació que viatjaven a la seva màxima velocitat prenien una mitjana de tres dies per arribar a la presa següent, quatre dies per arribar a la propera ciutat aigues avall i sis dies per sortir del sistema del riu completament.
L'equip va comparar els resultats del seu model amb registres de descàrrega de més de 20.000 estacions geològiques dels Estats Units a unes 40.000 milles (64.400 quilòmetres) de diversos sistemes fluvials als Estats Units. Van trobar que el model va estimar velocitats d'ona més ràpides que les dades rebudes per sensors.

La NASA pot millorar els futurs satèl·lits d'observació de rius

Els científics van utilitzar la seva velocitat d'ona i les troballes per calcular la latència de les dades: la rapidesa amb què s'han de baixar, processar i posar a disposició del públic per a sistemes d'alerta primerenca d'inundacions i altres estratègies de mitigació d'inundacions en temps real, així com la gestió de l'embassament. En concret, es van centrar en dades futures de la propera missió de Surface Water and Ocean Topography (SWOT). El SWOT, programat per al seu llançament el 2021, està específicament dissenyat per observar els rius. Això és degut a que té una òrbita de 21 dies i pot detectar ones d'inundació, especialment en rius grans de latitud superior. Els investigadors van trobar que fer que les dades SWOT estiguessin disponibles pocs dies després de ser adquirits per la nau espacial podria ser útil per a la mitigació de les inundacions en temps real. En comparació amb els satèl·lits passats o actuals que proporcionen informació sobre els rius i les inundacions.
Si les dades es processessin en dos dies o menys, podrien estar disponibles per als administradors d'emergències abans que almenys dos terços de les ones observades arribessin a la següent ciutat aigues avall. Per a les preses, la ràpida resposta de les mesures de satèl·lit donaria avís previ als embassaments situats a la part inferior de la meitat dels casos quan SWOT detecta una ona d'inundació.

La NASA pot millorar els futurs satèl·lits d'observació de rius

Hi ha una compensació entre la latència de les dades i la qualitat d'aquestes per tant, es vol obtenir les millors dades possibles, o es vol obtenir una versió aproximada del que està passant ara, per la qual cosa es pot proporcionar informació per actuar? A mesura que es preparen noves missions de satèl·lit com el SWOT, és quan es comencen a fer aquest tipus de preguntes.
Les dades dels satèl·lits que podrien informar els sistemes d'alerta de les inundacions serien especialment útils per als països en desenvolupament, on hi ha insuficients països que no comparteixen dades amb els seus veïns aigües avall.


Font: NASA

Xina evidencia les ambicions de la indústria del vehicle elèctric

El major expositor d'automòbils mundial de l'any va mostrar l'abril passat les ambicions de la Xina per convertir-se en el líder en cotxes elèctrics i la lluita multimilionària de la indústria per llançar models que apel·lin als conductors xinesos, que són conscients del preu, però també exigents.
Auto Xina 2018, continua amb la decisió que Beijing atregui la propietat estrangera total de fabricants d'automòbils xinesos en un moviment per fer més flexible la indústria, ja que promou la electricitat.
El governant Partit Comunista ha transformat la Xina en el mercat més gran d'electricitat amb milers de milions de dòlars en subvencions pels productors i compradors. Ara, Pequín explota aquest suport i canvia la càrrega financera als fabricants d'automòbils amb quotes de vendes que els impulsen a desenvolupar models per promoure que els xinesos comprin aquests vehicles.

Xina remarca les ambicions de la indústria del vehicle elèctric

Això es reflecteix en la línia d'exhibició d'automòbils: les marques mundials i xineses, incloses General Motors Co., Volkswagen AG i Nissan Motor Co planifiquen desenes de vehicles elèctrics i híbrids, des de luxosos fins a compactes, de baix preu d'uns 152.000 iuans (24.000 U$).
Els líders comunistes veuen els cotxes elèctrics com una forma de netejar ciutats afectades per la contaminació, i també com un ingredient clau en els plans per transformar la Xina en un competidor global, en una gran varietat de camps tecnològics que van des de la robòtica fins a l'energia solar i la biotecnologia.

Xina remarca les ambicions de la indústria del vehicle elèctric

Només en els últims dos o tres anys, la Xina va passar de ser un jugador residual en el mercat global del vehicle elèctric fins a ser gairebé el 50 per cent de les vendes al 2017.

Atraure gairebé tots els fabricants d'automòbils del món
A partir del 2019, els fabricants d'automòbils hauran de guanyar crèdits mitjançant la venda d'electricitat o bé comprar-los dels competidors. Els estàndards d'eficiència de combustible més estrictes requereixen una gran part de les vendes de cada marca per ser models que no siguin de gasolina.
Els fabricants d'automòbils mundials diuen que els elèctrics haurien de representar entre el 35 i el 50 per cent de les vendes de la Xina per a l'any 2025. Per tant, hi ha un gran potencial per a l'electrificació de vehicles.
Les vendes xineses de vehicle elèctric i híbrids gasolina-elèctrics van augmentar un 154 per cent en el primer trimestre d'un any abans a 143.000 unitats, segons l'Associació de Fabricants d'Automòbils de la Xina. Això es compara amb vendes de poc menys de 200.000 unitats per a tot l'any passat als Estats Units, el mercat número 2.

Xina remarca les ambicions de la indústria del vehicle elèctric

El fabricant de cotxes de Detroit, que treballa amb VW per a l'estat de la marca més gran de la Xina, està posant en marxa 10 models de vehicle elèctric o híbrids al país asiàtic des del 2016 fins al 2020.
VW té previst llançar 15 models elèctrics i híbrids en els pròxims dos o tres anys, com a part del pla de desenvolupament de 10 mil milions d'euros (U$ 12 mil milions) anunciat al novembre passat.
Nissan posa a la venda un model elèctric a l'espectacle d'automòbils dissenyat per a la Xina i mostrarà una versió actualitzada del seu full i un cotxe conceptual elèctric.
El fabricant d'automòbils japonès també planeja desenvolupar un elèctric a menor preu amb un soci local, Dongfeng Motor Co. Dues versions més d'aquestes vendran sota la seva marca Venucia, de propietat conjunta.

Xina remarca les ambicions de la indústria del vehicle elèctric

BYD Auto de Xina, el major fabricant global d'elèctrics amb vendes de 113.669 unitats al 2017, planeja donar a conèixer dos nous SUVs híbrids i un cotxe conceptual elèctric. L'empresa també planeja mostrar nous models híbrids i connectors elèctrics.
Infiniti planifica mostrar un concept sedan, la Q Inspiration, que el president de a companyia, Roland Krueger va dir que serà la base per als futurs models elèctrics. L'elegant Q Inspiration no té un motor de dibuix d'aire, i per tant cap reixeta frontal, un canvi que Krueger, va dir, va ser suggerit pels dissenyadors xinesos a l'estudi de Pequín de Infiniti.
El cotxe té el seient posterior més espaiós que s'ha convertit en un estàndard entre les marques de luxe que volen apel·lar als clients xinesos, que tenen un conductor i passen al darrere. Es preveu que el primer cotxe respongui específicament a les necessitats del mercat xinès.

Xina remarca les ambicions de la indústria del vehicle elèctric

Ford Motor Co ha anunciat un "atac de productes" properament per a la Xina que inclou almenys 15 vehicles elèctrics i altres 35 models fins el 2025. El primer híbrid de plug-in de Ford a la Xina, el Mondeo Energi, va sortir a la venda fa uns pocs mesos.
Washington i altres socis comercials han estat rebutjats pels controls xinesos que requereixen que els fabricants d'automòbils mundials treballin a través de socis locals de propietat estatal i imposin altres restriccions.
Els fabricants d'automòbils es van queixar que les empreses conjuntes eren complicades i costoses, però que es complien perquè van accedir a un mercat que va passar als Estats Units al 2009 com el més gran del món. Les vendes de SUVs, sedans i minivans de l'any passat van ascendir a 24,7 milions d'unitats, enfront dels 17,2 milions d'euros als Estats Units. L'agència de planificació del gabinet va anunciar a l'abril passat que Pequín deixarà anar aquests controls permetent la propietat exterior total de la indústria, començant amb els productors de vehicles elèctrics aquest any. Els límits per als vehicles comercials acabarien el 2020 i per a tots els vehicles de passatgers, el 2022.

Xina remarca les ambicions de la indústria del vehicle elèctric

Això acabaria amb un límit del 50 per cent sobre la propietat estrangera d'una empresa automobilística, un límit que exigia als fabricants d'automòbils compartir tecnologia amb possibles competidors, sumant-se a les denúncies comercials del president Donald Trump contra Beijing. Ara es podrà veure la diferència entre els socis que volen i els socis que han imposat.
Amb l'electricitat, la conducció autònoma i altres innovacions, les empreses tenen una nova oportunitat de considerar una associació o treballar de forma independent.

Xina remarca les ambicions de la indústria del vehicle elèctric

Tot i així, mentre que el vehicle elèctric pot ser el futur de la Xina, la majoria de les marques perden diners fent-los. Els beneficis provenen de les vendes de SUV, que són tremendament populars entre els conductors xinesos que els veuen com l'opció més segura en els camins difícils i caòtics del país.
Les vendes dels SUV dels primers trimestres van augmentar un 11,3 per cent més que l'any anterior a 2,6 milions, o gairebé el 45 per cent de totes les vendes d'automòbils, segons CAAM. Els elèctrics van representar poc més del 2 per cent

Font: PHYSorg

Un nou model per a gravastars

La gravetat és, sens dubte, una força molt diferent a totes les altres. Entre altres coses és la més feble de totes les forces. Només cal fregar un tros de plàstic amb un drap perquè atregui per electricitat estàtica a petits trossos de paper, davant de la gravetat provocada per un planeta sencer. L'electromagnetisme és molt més poderós que la gravetat, a més permet l'existència d'àtoms, de molècules, de química i de la vida. La força forta permet l'existència dels nuclis atòmics i de les reaccions nuclears. Sense aquesta força no hi hauria elements, només una sopa de partícules. La força nuclear feble és responsable de les desintegracions i, encara que és concebible un Univers amb vida sense ella, també és fonamental.

Nou model per gravastars

Però la força que construeix l'Univers a gran escala és la gravetat. Potser, el problema dels últims 100 anys de la Física teòrica hagi estat desenvolupar una teoria del tot en què la gravetat estigui en peu d'igualtat a les altres forces. Potser tot plegat sigui un producte de la nostra ment, dels nostres prejudicis de d'anomenar força a ens que són molt diferents.
Tot i que la gravetat és dèbil, el creixement de massa-energia fa que aquesta força acabi al final guanyant a qualsevol altra cosa, excepte, potser, a l'energia fosca.
En una estrella hi ha tal acumulació de massa que la gravetat és immensa. Una estrella és una esfera de plasma en equilibri. L'agitació de les partícules de l'interior, a causa de l'elevadíssima temperatura, provoca una pressió cap a l'exterior que contraresta la gravetat i impedeix el col·lapse. Si l'estrella es refreda, la gravetat contreu l'estrella i augmenta la temperatura del seu nucli.

Nou model per gravastars

L'estrella pot anar passant a fusionar elements cada vegada més pesats fins que no pot més. Si es tracta d'una estrella lleugera com el Sol, o encara més petita, acaba sortint de la seqüència principal i es torna una geganta vermella, mentre que el seu nucli es transformarà en una nana blanca que finalment serà una nana negra un cop es refredi del tot.
Si té suficient massa, les reaccions de fusió arriben fins al ferro, la fusió no proporciona energia i, per tant, no es genera calor i no es pot impedir el col·lapse per gravetat. Part de la massa en caiguda lliure rebota empesa amb un gran flux de neutrins en el que constitueix una supernova de tipus II. La resta tindrà un final que dependrà de la massa restant del romanent que hagi quedat. Si és poca massa s'obté un estel de neutrons, bàsicament un objecte d'uns 10 km amb una densitat de nucli atòmic sota una gravetat intensíssima. Les partícules de l'estrella de neutrons (bàsicament neutrons) impedeixen el col·lapse a causa del principi d'exclusió de Pauli a ser fermions.

Nou model per gravastars

Però si la massa és superior a aquesta massa, llavors se suposa que no hi ha res que impedeixi el col·lapse total i es forma un forat negre, una singularitat de densitat infinita voltant de la qual la curvatura de l'espai també s'ha fet infinita i que estigui envoltada per un horitzó de successos que impedeix a la resta de l'Univers contemplar aquesta singularitat. A causa de la curvatura de l'espai que envolta al forat, bàsicament amb forma d'embut afilat, res a encreuament l'horitzó pot tornar a sortir, ni tan sols la llum.
Un forat negre sembla l'inevitable fi de les estrelles de gran massa. L'únic més enllà d'una estrella de neutrons és el forat negre. No obstant això, des de fa un parell de dècades es ve especulant amb la possibilitat d'un cas intermedi: 1 gravastar o un estel negre, uns objectes ultradensos i iguals a un forat negre en aparença, però sense singularitat central ni horitzó de successos. La paraula gravastar és un acrònim de l'anglès (Gravitational Vacuum Star, estrella de buit gravitacional).

Nou model per gravastars

En principi es van suggerir aquests ens com una solució al problema de destrucció d'informació que representen els forats negres i tema sobre el qual, a dia d'avui, no hi ha una solució satisfactòria.
La qüestió és si realment aquest tipus d'objectes es poden formar i com. Per a això es necessita algun mecanisme que pari el col·lapse irremeiable.
Ara, Raúl Carballo-Rubio (Escola Internacional d'estudis avançats d'Itàlia) publica un estudi que proporciona un nou model que podria permetre l'existència d'una alternativa als forats negres.
Com tots sabem ja, la teoria quàntica de camps permet l'existència fluctuant de partícules virtuals que omplen l'espai i que apareixen i desapareixen contínuament. D'aquesta manera, el buit no està buit del tot.
En estudis previs es va comprovar que sota les energies implicades en els col·lapses abans descrits, aquestes partícules virtuals poden polaritzar i disposar-entre elles segons les seves propietats a la manera com ho poden fer un conjunt d'imants.
Carballo-Ros va calcular que la polarització d'aquestes partícules pot produir un efecte col·lateral que generaria una força que és de repulsió en lloc d'atracció, alguna cosa similar a com funciona l'energia fosca. Aquesta força impediria el col·lapse total i la formació d'un forat negre tradicional. En el seu lloc es produiria un gravastar.
L'efecte repulsiu es basa en que quan les partícules virtuals estan polaritzades, el buit que ocupen té energia negativa i aquesta energia negativa corba l'espai en sentit contrari a la massa-energia tradicional.
En altres models previs s'arribava a dos casos diferents. En un d'ells un buit d'aquest tipus que estaria envoltat d'una petxina de matèria, en el que seria un gravastar pròpiament dit. Un altre model suggeria un objecte constituït matèria i energia de buit entrellaçats formant el que s'ha anomenat una estrella negra. En tots dos casos es tractaria d'objectes molt densos que curvarien fortament l'espai que els envoltés, afectat a la llum que passés a prop. Serien bastant indistingibles d'un forat negre tradicional, sobretot per la seva negror.

Nou model per gravastars

El model de Carballo-Ros dóna com a resultat un objecte mixt o híbrid entre aquests dos objectes, un en què la matèria i el buit quàntic polaritzat s'estenen per l'espai, però amb la matèria més concentrada en la capa externa que en el nucli central.
Aquest resultat proporciona una nova solució a les equacions d'Einstein de la Relativitat General per objectes ultradensos en col·lapse que són diferents a les típiques dels forats negres i que no presenta singularitats ni horitzons de successos.
Potser aquest tipus d'objectes exòtics siguin matemàticament possibles, això no vol dir necessàriament que hi hagi a la Natura. No està clar que un romanent estel·lar pugui evolucionar fins a tenir aquest tipus d'estructura. I, si s'arriba, tampoc està clar que sigui estable i que més tard no es produeixi un col·lapse cap a un forat negre. A més, no se sap si l'efecte és o no prou intens com per permetre la suficient pressió que s'oposi a la gravetat.
La millor manera de comprovar si aquest tipus d'objectes existeixen en la realitat és a través de les ones gravitacionals (OG) que es generarien en el xoc entre dos d'ells i que es podrien detectar ara amb LIGO i Virgo. En no haver-hi horitzó de successos en aquest cas, les OG generades rebotarien sobre ells (en lloc de ser absorbides), produint ecos que podrien ser registrats. Ecos que en els esdeveniments detectats fins ara no s'han vist, però que es podran veure en el futur.

Font: Cornell University Library

dijous, 17 de maig de 2018

La gent està darrere dels rumors d'Internet

Les persones i no els bots estan darrere dels rumors d'Internet. Segons un estudi, el més ampli en el seu camp fins al moment, les notícies falses es propaguen a Internet més ràpida i àmpliament que les notícies veritables.

La gent està darrere dels rumors d'Internet

Les notícies falses són tan velles com la tafaneria, però la seva proliferació s'ha tornat particularment problemàtica en aquesta era de les xarxes socials d'Internet. Les falses històries són amplificades per Facebook i Twitter, com aquella que deia que el Papa donava suport a Donald Trump com a candidat a la presidència dels EUA.
Si alguna cosa sona bojament estúpida pensaríem que no acapararà gaire atenció, però són precisament aquest tipus de rumors els que es fan massivament virals.

La gent està darrere dels rumors d'Internet

El problema és que, de vegades, els rumors poden fer mal a la gent o perjudicar una investigació policial. Com quan es va propagar el rumor per Internet que un estudiant de Brown University estava darrere de l'atemptat a la marató de Boston, i va resultar que el seu suïcidi no tenia res a veure amb l'atemptat.
S'ha arribat a dir que aquestes notícies van tenir un cert pes en l'elecció de Donald Trump i en el referèndum sobre el Brexit al Regne Unit. Fins i tot s'ha arribat a proposar que darrere d'aquestes notícies hi havia els serveis secrets russos utilitzant brossa (programes automàtics).
D'altra banda, se sap que molta gent, a més de consumir rumors, també s'informa per fonts legítimes, de manera que la por als rumors d'Internet no estaria fundat.
Segons Sinan Aral i els seus col·laboradors del MIT, part de l'efecte que tenen aquests rumors és la velocitat a la qual viatgen per Internet. El seu estudi es basa en l'anàlisi de 126.000 notícies que han circulat a través de 3 milions de twitters entre 2006 i 2017 a partir de dades subministrades per la pròpia companyia.
L'anàlisi mostra que les notícies veritables s'expandeixen més lentament que els rumors i arriben a menys gent.

La gent està darrere dels rumors d'Internet

Fins i tot les notícies veritables més populars rarament arriben a més de 1.000 persones, mentre que l'1% dels rumors més reeixits arriben a entre 1.000 i 100.000 persones. A més, els rumors que arribaven a 1.500 persones o més ho feien sis vegades més ràpid que les notícies veritables i són un 70% més propensos a ser retuitejats. Aquests aspectes de la propagació són particularment evidents en el cas de les notícies i rumors sobre política.
Una pega a l'estudi podria ser que una notícia veritable que s'estengui per la xarxa pot consistir en compartir un enllaç a la font original en lloc de consistir en retuits, de manera que anàlisi de propagació anterior que fan els autors de l'estudi estaria esbiaixat.
Aquests investigadors van utilitzar un programari especial per descobrir brossa automàtica de Twitter, que és sospitosa de distorsionar la manera en què les notícies i rumors viatgen per Internet a través d'aquesta xarxa social. Però fins i tot traient les dades referides a aquests bots, els rumors sembla que es propaguen a més velocitat i extensió que les notícies veritables. Això implica que serien els humans els culpables de propagar-los.


Els bots són una cosa tan nova que els experts encara no saben bé què és el que estan fent o l'impacte que tenen. Normalment es creu que els bots distorsionen el tipus d'informació que arriba a la gent però, almenys segons aquest estudi, no sembla que desplacin els titulars cap als rumors. Sembla que propaguen les notícies veritables i els rumors per igual.
Els investigadors van puntuar la novetat dels tuits i van trobar que els rumors sorgeixen d'un corpus aleatori de tuits. L'anàlisi de les paraules dels mateixos suggereix que els rumors destil·len por, fàstic i sorpresa, mentre que les notícies veritables inclouen sentiments que inclouen tristesa, confiança i gaudi. Segons els investigadors, aquestes característiques dels rumors, especialment la novetat, són d'esperar que captin més atenció que les altres.
No obstant això, els experts creuen que no és fàcil trobar una fórmula que exploti aquestes característiques per llançar rumors. De vegades, una condició necessària no és suficient.


Al final, la propagació de rumors i el mal que puguin fer, depèn de la nostra responsabilitat com a humans. Se'ns ha donat la possibilitat de poder-nos comunicar amb qualsevol altre habitant del globus de forma instantània i tenir a l'abast de la mà tot el coneixement humà aconseguit durant segles. Però, no sabem o no volem fer servir aquesta capacitat correctament.

Font: NeoFronteras

dimarts, 15 de maig de 2018

Equació de Schrödinger en macroescala astrofísica

L'equació de Schrödinger pot descriure els discos d'acreció gegantins que hi ha al voltant de forats negres supermassius.

Equació de Schrödinger en macroescala astrofísica

Tota la física i l'enginyeria estan escrites en el llenguatge de les equacions diferencials.
Aquestes descriuen els ritmes de canvi i relacions entre les diferents variables que descriuen un fenomen. Quan es parla d'un model, aquest no és més que una equació diferencial que tracta de descriure una realitat. Per tant, l'equació diferencial del model no és més que una bona suposició de com funciona aquest sistema físic.
Que es tingui una equació diferencial no vol dir necessàriament que se sàpiga resoldre analíticament. Resoldre significa, en aquest context, obtenir una funció que relacioni les diferents variables sota un determinat conjunt de condicions inicials i de contorn.

Equació de Schrödinger en macroescala astrofísica

Si es tracta d'una equació diferencial en derivades ordinàries, se saben resoldre (analíticament) diversos tipus, sobretot les lineals i bastants de primer ordre, però no les altres. Si es tracta d'equacions diferencials en derivades parcials, només se saben resoldre uns pocs casos.
Per resoldre moltes de les equacions diferencials s'ha de recórrer a algun sistema numèric que corri en algun programa computacional.
Una de les equacions en derivades parcials que sí se sap resoldre analíticament per a molts casos és l'equació de Schrödinger.

Equació de Schrödinger en macroescala astrofísica

Igual que d'altres que sí que se saben resoldre, això es deu al fet que és de tal importància que, en el moment oportú, es va invertir molt esforç en resoldre-la, de la mateixa manera que l'equació de la calor o la de la corda vibrants. A més, és prou senzilla com perquè la seva resolució no sigui un calvari. Encara que, com sempre, per un problema de n cossos no se sap solucionar.
L'equació de Schrödinger descriu l'evolució en el temps d'un sistema quàntic. Malgrat el seu nom i a les males descripcions que circulen per aquí, aquesta equació no té res a veure amb les existència de gats viu-morts (superposició d'estats i col·lapse de la funció d'ones), ja que descriu l'evolució temporal d'un sistema (la funció d'ones), no altres coses.
Ara, Konstantin Batygin (Caltech) se sorprèn en un treball realitzat per ell mateix que l'equació de Schrödinger aparegui per descriure la dinàmica dels discos d'acreció, que no són objectes quàntics, sinó estructures astronòmiques.
Hi ha diversos tipus d'objectes massius astrofísics que estan envoltats per un anell o disc. Pot ser un forat negre, un estel o fins i tot planetes. Aquests discos estan formats per partícules de diferents mides que orbiten al voltant de l'objecte massiu. Això vol dir que les partícules que hi ha en ells estan subjectes no només a la influència gravitatòries l'objecte central, sinó a la que hi ha entre elles i a altres forces a curta distància.

Equació de Schrödinger en macroescala astrofísica

Aquests discos poden ser increïblement grans en alguns casos, arribant a anys llum de ràdio, i mostrar formes que no se circumscriuen a simples discos plans circulars perfectes, sinó que, al llarg de milions d'anys, pateixen distorsions a gran escala, amb doblecs i arrugues. Com sorgeixen i es propaguen aquestes distorsions és un tema d'interès astrofísic, de manera que s'intenta fer simulacions d'aquest tipus de sistemes per comprendre'ls millor.
Un podria pensar que es pot simular aquest tipus de sistemes sense res més que emprar les lleis de Kepler, de Newton i la interacció entre totes les partícules en un model de n cossos, però el que es puguin escriure les equacions no vol dir que aquestes es puguin resoldre en un temps prudencial fins i tot amb els ordinadors més potents. Així que per a poder resoldre aquest tipus de sistemes es desenvolupen models que introdueixen aproximacions. Gràcies a aquestes aproximacions es poden obtenir solucions en un temps prudencial que ens descriguin la dinàmica d'aquests objectes.

Equació de Schrödinger en macroescala astrofísica

Una manera de modelar aquests discos és substituir el disc de partícules per un disc amb moltes circumferències de material sòlid. Cadascun d'aquests fils en forma de circumferència representaria a les partícules que hi ha en un radi donat del centre. Així que un disc d'aquests es pot aproximar a una sèrie de fils massius circulars concèntrics en vibració. Aquests fils massius interactuen uns amb altres a través de la gravetat i poden intercanviar moment angular entre ells. Pel que sembla, aquest model aproximat funciona prou bé i descriu la realitat física i la seva evolució per a milions d'anys amb força precisió. Ha estat usat en el passat en moltes ocasions.
Batygin, en la seva recerca d'una millor vista general, porta aquest model a l'extrem: una situació en la qual hi ha una infinita quantitat de fils concèntrics, de tal manera que el sistema és portat al continu. Doncs, bé, just en aquest cas li apareix l'equació de Schrödinger.
Una variant no lineal d'aquesta equació també es fa servir per descriure sistemes clàssics (no quàntics) com a sistemes òptics o les ones del mar. Però, fins ara, no havia aparegut l'ús de l'equació de Schrödinger tradicional per descriure un sistema clàssic.
El treball d'aquest investigador suggereix que els grans discos astrofísics es comporten de manera similar a les partícules subatòmiques i que la propagació de les seves distorsions poden ser descrites per les mateixes matemàtiques que una partícula quàntica; la funció d'ones ve i va entre la vora exterior i interior del disc. Podem dir que la forma del disc és com la funció d'ones d'una partícula quàntica i que ressona dins una cavitat creada per les vores d'un disc, que són els que defineixen les condicions de contorn.
Gràcies a aquest model, Batygin dedueix les condicions sota les quals el disc es comporta com un sòlid o presenta distorsions que són el resultat d'una sèrie de maneres de vibració.
Si el moment angular dels objectes del disc és transferit d'un a un altre molt més ràpidament que la durada de les pertorbacions, llavors el disc roman rígid. Si, d'altra banda, l'escala de temps d'auto-interacció és gran comparada amb el l'escala temporal de la pertorbació, el disc es distorsiona.
Batygin es mostra intrigat per aquesta connexió entre els mons quàntic i astrofísic que, en principi, no estan relacionats i que, no obstant això, estan governats per matemàtiques similars.
Però no hem de perdre la perspectiva. Els discos d'acreció astrofísics no són objectes quàntics. Per a sistemes amb suficient complexitat, és normal que les matemàtiques implicades donin lloc a equacions que ja es coneixen, com la de Schrödinger que, dit sigui de passada, és relativament senzilla. Ni tan sols l'equació de Schrödinger depèn de la quanticitat, sinó que pot obtenir-se de la física coneguda des del segle XVIII.

Equació de Schrödinger en macroescala astrofísica

No és la primera vegada que passa una cosa semblant. Així, per exemple, les equacions que descriuen cert tipus de reaccions químiques també modelen el crim als carrers. Un altre cas és la descripció matemàtica de sistemes magnètics, que pot usar-se també per a descriure les fructificacions en camps d'arbres de festucs, tal com vam veure fa poc en aquestes mateixes pàgines.
Com el mateix Batygin diu, en cert sentit, les ones que representen les distorsions del disc no són tan diferents de les ones en una corda vibrant que, al seu torn, no és molt diferent del moviment d'una partícula quàntica dins d'una caixa (un pou de potencial). "Sembla que no és una connexió òbvia, però és excitant descobrir l'espina dorsal darrere d'aquesta reciprocitat", afegeix.
El gran avantatge és que l'equació de Schrödinger ha estat profusament estudiada des dels anys vint del passat segle, així que pot ser molt útil per a l'estudi dels objectes astrofísics que posseeixin disc de partícules. Això fa que l'aplicació d'aquesta idea sigui ideal, sobretot, per als objectes astrofísics amb un cos central molt massiu envoltat per un disc, com el dels forats negres supermassius o discs protoplanetaris, però no per a discos galàctics. L'aproximació falla quan l'objecte central no té una massa molt més gran que la del disc. En aquests casos cal anar-se'n a simulacions de n cossos, que són computacionalment molt més costoses.

Font: NeoFronteras

L'ètica de les futures màquines de guerra autònomes

L'àmbit més inquietant on les màquines poden prendre decisions autònomes és el militar. De moment, ja són factibles les màquines capaces de matar persones que es controlen per ordinador, les anomenades LAR (Robots Autònoms Letals, de les sigles en anglès).

L'ètica de les futures màquines de guerra autònomes

Si bé els governs amb capacitat per produir LAR han assenyalat que no contemplen el seu ús durant conflictes armats o altres situacions, no es pot estar segur que aquesta situació continuï controlada.

Ètica per a la màquina
Per aquesta raó, al 2008, la Marina nord-americana ja va encarregar al Grup d'Ètica i Ciències Emergents de la Universitat Politècnica de Califòrnia la creació d'un informe que revisés les qüestions ètiques que comporten els LAR. L'informe presenta també els dos enfocaments possibles per a la construcció de robots autònoms ètics: de dalt a baix i de baix a dalt.
En l'enfocament de dalt a baix, totes les regles que governen les decisions del sistema estan programades amb antelació, i el robot simplement obeeix les regles "sense canvis ni flexibilitat". El major problema d'aquest enfocament és que no resulta gens senzill de preveure totes les circumstàncies.

L'ètica de les futures màquines de guerra autònomes

En l'enfocament baix a dalt, es programa el robot amb unes poques regles rudimentàries i se li permet interactuar amb el món. Utilitzant tècniques d'aprenentatge automàtic, desenvoluparà el seu propi codi moral, adaptant-lo a noves situacions a mesura que apareguin.
En teoria, a quants més dilemes faci front el sistema, més exhaustius seran els seus judicis morals. Però l'enfocament de baix a dalt ofereix problemes fins i tot més delicats, com objecta Nicholas Carr en el seu llibre Atrapats:
En primer lloc, és impracticable; encara s'ha d'inventar algoritmes d'aprenentatge de màquines prou subtils i sòlids per a la presa de decisions morals. En segon lloc, no hi ha espai per a l'assaig i error en situacions de vida o mort; l'enfocament mateix seria immoral. Finalment, no es garanteix quina moralitat desenvoluparà un ordinador perquè reflecteixi o guardi harmonia amb la moralitat humana.

L'ètica de les futures màquines de guerra autònomes

Si bé tots els aparells actuen encara sota supervisió humana, robots com el SGR-A1, fabricat per Samsung Techwin, posseeix algoritmes capaços de distingir entre militars i civils desarmats i prendre mesures en funció d'aquesta identificació: per exemple, disparant bales de goma. El robot també pot il·luminar els intrusos o sol·licitar una contrasenya per verificar que no es tracta de soldats amics desorientats. Actualment, a la frontera entre les dues Corees, la del Sud ja està emprant aquestes unitats semiautònomes de vigilància.

Font: Xalaka

Un gir diferent a la superconductivitat

Quan es connecta un aparell o es prem un interruptor de la llum de les nostres llars, sembla que la llum flueix instantàniament a través dels cables encastats dins de les parets. Però de fet, l'electricitat es transporta per petites partícules anomenades electrons que es desplacen lentament a través dels cables. En el seu viatge, els electrons s'enfronten ocasionalment als àtoms del material, donant-li energia per cada col·lisió.

Un gir diferent a la superconductivitat

El grau en què els electrons viatgen sense interrupcions determina el rendiment d'un material que pot conduir electricitat. Els canvis ambientals poden millorar la conductivitat, en alguns casos dràsticament. Per exemple, quan es refreden determinats materials, els electrons s'uneixen perquè puguin fluir sense perdre energia, un fenomen anomenat superconductivitat.
Un equip d'investigadors del Departament de Física de la Universitat de Maryland (UMD) han vist superconductivitat basada en interaccions electròniques molt inusuals. Si bé es preveu que es produeixin en altres sistemes no-materials, aquest tipus de comportament s'ha mantingut evident.

Un gir diferent a la superconductivitat

Les interaccions electròniques en superconductors venen determinades per una propietat quàntica anomenada spin. En un superconductor ordinari, els electrons, porten un gir de ½, parell i flueixen lliurement amb l'ajuda de vibracions en l'estructura atòmica. Aquesta teoria està provada i pot descriure el comportament de la majoria dels superconductors. En aquesta nova investigació, l'equip ha descobert l'evidència d'un nou tipus de superconductivitat en el material YPtBi, que sembla sorgir de partícules spin-3/2.
Ningú pensava realment que això era possible en materials sòlids. Els estats d'alta velocitat en àtoms individuals són possibles, però una vegada que els àtoms es col·loquen en un sòlid, aquests estats solen descomposar-se i acabar amb un mig gir.
Trobar que YPtBi es comporta com un superconductor va sorprendre als investigadors. La majoria dels superconductors comencen com a conductors raonablement bons, amb molts electrons mòbils. Segons la teoria convencional, l'YPtBi necessitaria aproximadament mil electrons mòbils per a convertir-se en superconductors a temperatures inferiors a 0,8 Kelvin. I tot i així, després de refredar el material a aquesta temperatura, l'equip va veure que la superconductivitat sempre era possible. Aquest va ser un primer senyal de que hi havia alguna cosa interessant dins d'aquest material.

Un gir diferent a la superconductivitat

Després de descobrir la transició superconductora anòmala, els investigadors van realitzar mesures que els donaven informació sobre l'aparellament d'electrons subjacents. Van estudiar una característica dels superconductors: coneguda com la seva interacció amb els camps magnètics. A mesura que el material experimenta la transició cap a un superconductor, aquest intentarà expulsar qualsevol camp magnètic introduït des del seu interior. Però l'expulsió no és completament perfecte. A prop de la superfície, el camp magnètic encara pot introduir el material, però després es descompon ràpidament. Fins a quin punt depèn la naturalesa de l'aparellament d'electrons i canvia a mesura que el material es refreda més i més?
Per investigar aquest efecte, els investigadors van variar la temperatura en una petita mostra del material, tot exposant-la a un camp magnètic més de deu vegades més feble que el de la Terra. Una bobina de coure que envoltava la mostra, va detectar canvis a les propietats magnètiques del superconductor i va permetre a l'equip mesurar sensiblement petites variacions en la profunditat del camp magnètic aconseguit dins del superconductor.
La mesura va revelar una intrusió magnètica inusual. A mesura que el material es va anar escalfant des de el zero absolut, la profunditat de penetració de camp pel YPtBi augmentava linealment en comptes de manera exponencial com ho faria en un superconductor convencional. Aquest efecte, combinat amb altres mesuraments i càlculs teòrics, va limitar les possibles maneres en què els electrons es podrien unir. Els investigadors van concloure que la millor explicació de la superconductivitat eren electrons disfressats de partícules amb una major possibilitat d'espín que fins i tot, no s'havia considerat abans en el marc de la superconductivitat convencional.

Un gir diferent a la superconductivitat

El descobriment d'aquest superconductor d'alta velocitat, ha donat una nova direcció a aquest camp d'investigació. Se solia estar tancat en la necessitat d'emparellar amb partícules de mig gir o 1/2 spin, però quan es va començar a considerar un gir més elevat, el panorama d'aquesta recerca superconductora, s'amplia i acaba essent més interessant.
De moment, encara queden moltes preguntes obertes incloent-hi, en primer lloc, com es pot produir aquesta vinculació. Quan es te aquest parell d'alta resolució, quina és la cua que té aquests parells junts? Hi ha algunes idees sobre el que podria estar passant, però encara hi ha preguntes fonamentals que fan que encara sigui més interessant.

Font: Universitat de Maryland

divendres, 11 de maig de 2018

Els investigadors troben una nova forma d'explorar el temps després del Big Bang

Els investigadors han desenvolupat una nova forma de millorar el coneixement del Big Bang mesurant la radiació del seu desbordament, l'anomenada radiació còsmica de fons de microones. Els nous resultats prediuen l'ample de banda màxim de l'univers, que és la velocitat màxima a la qual qualsevol canvi pot ocórrer-hi.

Els investigadors troben una nova forma d'explorar el temps després del Big Bang

El fons de microones còsmic (CMB) és una reverberació o retard després de quan l'univers tenia uns 300.000 anys. Va ser descobert per primera vegada el 1964 com un soroll feble omnipresent en antenes de ràdio. En les últimes dues dècades, els telescopis basats en satèl·lits han començat a mesurar-la amb gran precisió, revolucionant la comprensió del Big Bang.
Achim Kempf, professor de matemàtiques aplicades de la Universitat de Waterloo i la Càtedra Canadenca de Recerca en Física de la Informació, va liderar el treball per desenvolupar el nou càlcul, conjuntament amb Aidan Chatwin-Davies i Robert Martin, els seus antics alumnes de postgrau a Waterloo.

Els investigadors troben una nova forma d'explorar el temps després del Big Bang

És com un vídeo a Internet, donat a que es pot mesurar el CMB amb una resolució molt alta, això pot explicar l'ample de banda de l'univers, de manera similar a com la nitidesa de la imatge de vídeo d'una trucada de Skype indica l'ample de banda de la connexió a Internet.
L'estudi apareix en un número especial de Fonaments de Física dedicats al material de Kempf presentat a l'Observatori del Vaticà a Roma l'any passat. El taller internacional titulat Black holes, Gravitational Waves and Singularities Spacetime va reunri a 25 destacats físics de tot el món per presentar, col·laborar i informar sobre els últims avanços teòrics i dades experimentals sobre el Big Bang. La invitació de Kempf va ser el resultat d'aquest treball en Physical Review Letters.

Els investigadors troben una nova forma d'explorar el temps després del Big Bang

Durant una visita al al Vaticà, altres investigadors van compartir el treball amb el Papa. Actualment, els equips d'astrònoms treballen en mesuraments encara més precises del fons de microones còsmic. Mitjançant l'ús dels càlculs nous, aquestes mesures poden revelar el valor de l'ample de banda fonamental de l'univers, i explica també què més ha passat en el Big Bang.

Font: Universitat de Waterloo

Pneumàtics intel·ligents i connectats

La firma de pneumàtics Continental contribueix a la seguretat de les carreteres del món amb ajuda de Vodafone gràcies a una nova plataforma digital de monitorització de pneumàtics, ContiConnect. Les empreses estan utilitzant l'Internet de les Coses (IOT) per connectar flotes de vehicles comercials amb aquesta plataforma digital de monitorització de pneumàtics per tal de millorar la seguretat viària i l'eficiència dels vehicles. Aquesta solució s'està implantant actualment als Estats Units, Canadà, Malàisia i Tailàndia, mercats als quals seguiran altres d'Europa i Àsia en 2018 i 2019.

Pneumàtics intel·ligents i connectats

ContiConnect transmet valors de temperatura i pressió dels pneumàtics a un portal web central a través de la xarxa sense fil perquè els responsables puguin monitoritzar les dades de la flota completa de forma contínua. El sistema envia alertes per correu electrònic o SMS al responsable de la flota si la pressió o la temperatura es desvien del valor i recomana mesures correctores quan cal.
La nova plataforma ajuda a prevenir avaries relacionades amb els pneumàtics que afecten les flotes comercials i, a més, maximitza la disponibilitat dels vehicles. La xarxa de comunicacions mòbils de Vodafone transmet les dades de forma segura i fiable i a temps a destinacions de tot el món.

Pneumàtics intel·ligents i connectats

Michael Neuheisel, director de Solucions Digitals de la Divisió de Vehicles Comercials de Continental, assenyala que : “ContiConnect brinda als operadors de flotes de vehicles comercials, per exemple, empreses de transport, autocars o construcció, una major transparència en les activitats de gestió de les seves flotes i els permet monitoritzar digitalment els pneumàtics dels seus vehicles en temps real. Les dades registrades ajuden als responsables de flotes a maximizar el temps de disponibilitat dels seus vehicles i a reduir els costos de manteniment i carburant”.
Stefano Gestaut, director de IoT de Vodafone, comenta: "És un bon exemple de com l'IoT pot marcar de veritat la diferència en àmbits inesperats. El sistema garanteix que els conductors de camions patiran menys avaries i accidents relacionats amb els pneumàtics, convertint les carreteres en llocs més segurs per a tothom".

Pneumàtics intel·ligents i connectats

Els sensors especials de Continental monitoritzen contínuament les dades de pressió i temperatura dels pneumàtics i els transmeten a una unitat receptora. A continuació, la unitat receptora transmet les dades en temps real al backend de Continental, on els analitza un programa de programari. Si algun dels valors aconsegueix un punt crític, ContiConnect envia un avís perquè responsable de la flota prengui mesures immediates.

Respectuós amb el medi ambient
ContiConnect situa els vehicles comercials en una dimensió ecològica. Els fluxos de dades regulars que s'envien als responsables de flotes els ajuden a planificar la substitució i el manteniment dels pneumàtics amb major eficiència, millorant el seu rendiment operatiu i la seva vida útil. El monitoratge de la pressió dels pneumàtics també contribueix a protegir el medi ambient, ja que l'ús de la pressió òptima ajuda a estalviar carburant i a reduir les emissions de CO2 dels vehicles comercials. Per exemple, un pneumàtic que funciona a només el 80% de la pressió consumeix al voltant de 0,9 litres més de carburant cada 100 quilòmetres. Amb una distància mitjana recorreguda de 120.000 quilòmetres anuals, aquesta xifra suposa un consum de 1.080 litres més per pneumàtic. Per tant, a més dels beneficis mediambientals,

Flexibilitat global a Internet de les Coses
El sistema transmet dades per SMS o per correu electrònic, de manera que el conductor no necessita una pantalla a la cabina. I la xarxa global de Vodafone garanteix que els responsables de flotes disposen en temps real de les dades de tots els vehicles que tenen a la carretera.

Font: RedesTelecom

Les noves proves milloren la confiança en el rendiment de l'ITER

Els científics que investiguen la fusió, primer han de fer que l'estat de la matèria sigui suficient per mantenir reaccions de fusió. Això exigeix ​​escalfar el plasma en moltes vegades la temperatura del nucli del sol. L'ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) és la instal·lació de fusió internacional que es construeix a França per demostrar la viabilitat de la potencia de la fusió. La instal·lació permetrà a aquest dispositiu escalfar els electrons lliures, com els nuclis o ions atòmics que conformen el plasma. La pregunta és: què farà aquesta barreja a la temperatura i a la densitat del plasma que són crucials per a la producció de la fusió?

Les noves proves milloren la confiança en el rendiment de l'ITER

Una nova investigació explica com es pot millorar la producció de fusió a l'ITER i altres instal·lacions de fusió d'última generació; una troballa clau dels físics al Laboratori de Física de Plàstic de Princeton (PPPL) del Departament d'Energia dels Estats Units (DOE). DIII-D Facility National Fusion que General Atomics opera per al DOE i altres col·laboradors.

Turbulència multi-escala
Els mesuraments van revelar turbulències amb longituds d'ona curtes i llargues provocades per electrons i la ion heatsing, respectivament. La combinació produïa turbulències multiscales que modificaven la forma de les partícules i la fuita tèrmica del plasma. La turbulència pot reduir la taxa de reaccions de fusió.

Les noves proves milloren la confiança en el rendiment de l'ITER

El sistema combinat d'electrons i ions alterava el gradient, o la taxa espacial de canvi en la densitat del plasma. Aquesta troballa va ser important, perquè la potència de fusió que produirà l'ITER augmenta a mesura que la densitat vagi creixent. A més, l'augment es va produir sense provocar que les impureses s'acumulin al nucli del plasma i refredar-les, la qual cosa podria frenar les reaccions de fusió.
Els científics van utilitzar un model de física reduïda anomenat TGLF que va simplificar les simulacions massivament paral·leles i costoses de turbulència multiscala que requereixen milions d'hores de temps de computació en superordinadors. Els investigadors van executar aquesta versió simplificada centenars de vegades en ordinadors PPPL per provar l'impacte en el model d'incerteses derivades dels experiments DIII-D.
El model TGLF explota les febles propietats de turbulència de tokamaks com l'ITER. Calcula aproximadament els milers de milions de trànsit de plasma més ràpid que una simulació de turbulència multicanal gyrokinètica en supercomputadors d'alt rendiment.

Impacte de la calefacció electrònica
El model va tenir en compte específicament l'impacte de la calefacció electrònica en la mescla general de calefacció. Els investigadors produeixen aquest tipus de calefacció apuntant a microones als electrons que giren al voltant de les línies de camp magnètic: un procés que augmenta l'energia tèrmica dels electrons, el transfereix als ions a través de col·lisions i complementa l'escalfament dels ions mitjançant injecció de feix neutre.

Les noves proves milloren la confiança en el rendiment de l'ITER

Els resultats indiquen que estudiar turbulències multiscala serà essencial per comprendre com afrontar l'efecte multiscala en el transport de calor, partícules i momentum en tokamaks de pròxima generació o en dispositius de fusió. Cal entendre el transport sota calefacció d'ions i electrons per projectar amb seguretat a futurs reactors, perquè les centrals de fusió tindran els dos tipus de calefacció.

Font: Princeton Plasma Physics Laboratory / Phis.org