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Ondas gravitatorias y un caza interceptor supersónico

La existencia de las ondas gravitatorias predichas por Einstein, la presentación al público de la computadora estadounidense ENIAC y el nacimiento del descubridor de las mutaciones marcan acontecimientos importantes esta semana

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Carlos del Porto Blanco
Esta semana en la Ciencia

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Se anuncia la confirmación de la existencia de las ondas gravitatorias, vuela por primera vez el avión soviético de combate MiG-21 y se presenta al púbico la computadora estadounidense ENIAC. Autor: Juventud Rebelde Publicado: 11/02/2019 | 01:06 pm

Se confirma la existencia de las ondas gravitatorias predichas por Einstein

En física una onda gravitatoria es una perturbación del espacio-tiempo producida por un cuerpo masivo acelerado. La existencia de ese tipo de onda, que consiste en la propagación de una perturbación gravitatoria en el espacio-tiempo y que se transmite a la velocidad de la luz, fue predicha por Einstein en su teoría de la relatividad general.

La primera observación directa de las ondas gravitatorias se logró el 14 de septiembre de 2015; los autores de la detección fueron los científicos del experimento LIGO que, tras un análisis minucioso de los resultados, anunciaron el descubrimiento al público el 11 de febrero de 2016, cien años después de que Einstein predijera la existencia de las ondas La detección de ondas gravitatorias constituye una nueva e importante validación de la teoría de la relatividad general.

Antes de su descubrimiento solo se conocían pruebas indirectas de ellas, como el decaimiento del período orbital observado en un púlsar binario. En marzo de 2014, el experimento BICEP2 anunció la detección de modos-B en la polarización del fondo cósmico de microondas, lo que sugería una prueba indirecta de ondas gravitatorias primordiales. Los estudios combinados con el telescopio PLANCK revelaron que los resultados de BICEPS2 podían ser explicados por la interferencia del polvo cósmico por lo que fueron dejados de lado a falta de más evidencias.

Las ondas gravitatorias constituyen fluctuaciones generadas en la curvatura del espacio-tiempo que se propagan como ondas a la velocidad de la luz. La radiación gravitatoria se genera cuando dichas ondas son emitidas por ciertos objetos o por sistemas de objetos que gravitan entre sí. La relatividad general es una teoría de la gravedad que resulta compatible con la relatividad especial en muchos aspectos y, en particular, con el principio de que nada viaja más rápido que la luz, lo que significa que los cambios en el campo gravitatorio no pueden ocurrir en todas partes instantáneamente: deben propagarse. En la relatividad general se propagan a exactamente a la misma velocidad que las ondas electromagnéticas por el vacío: a la velocidad de la luz. A esos cambios que se propagan se les llama ondas gravitatorias.

Actualmente existen diferentes proyectos de observación de ondas gravitatorias, como LIGO (Estados Unidos), TAMA 300 (Japón), GEO 600 (Alemania y Reino Unido), o VIRGO (Francia e Italia). Una misión espacial denominada LISA se encuentra en fase de estudio para constituir el primer observatorio espacial de ondas gravitatorias y podría estar operativo alrededor del 2020.

Referencias.

 

Por primera vez una sonda espacial se posa en un asteroide

Near Earth Asteroid Rendezvous (NEAR), más tarde renombrada como NEAR Shoemaker en honor a Eugene Shoemaker, fue una misión espacial (la primera perteneciente al programa Discovery) consistente en el envío de una sonda a un asteroide cercano a la Tierra, en concreto a (433) Eros (el segundo mayor asteroide cercano a la Tierra, con un tamaño de 13 x 13 x 33 kilómetros). Se trató de la primera sonda en orbitar y finalmente aterrizar (improvisadamente) en un asteroide. NEAR pasó un año estudiando Eros antes de posarse sobre él.

La sonda fue lanzada el 17 de febrero de 1996 a bordo de un cohete Delta desde Cabo Cañaveral, Florida, Estados Unidos. Tras el sobrevuelo del asteroide (253) Matilde, se acercó a la Tierra para una maniobra de asistencia gravitatoria el 23 de enero de 1998. El 20 de diciembre de ese mismo año debería haber ejecutado el primero de varios encendidos del motor necesarios para alcanzar Eros, pero un fallo de software lo impidió, haciendo que se perdiese el contacto con la nave temporalmente. Tras restablecer el contacto y resolver el problema, se diseñó un plan mediante el cual NEAR sobrevolaría Eros el 23 de diciembre a una velocidad de 965 metros por segundo y una distancia de 3827 kilómetros, y seguiría su camino para, tras varios encendidos del motor, seguir una trayectoria de acercamiento al asteroide y finalmente alcanzarlo de nuevo y entrar en su órbita el 14 de febrero de 2000.

La órbita inicial de NEAR alrededor de Eros era aproximadamente circular, con un radio de unos 200 kilómetros. La órbita fue reduciéndose mediante sucesivos encendidos del motor, primero a una órbita de unos 50 kilómetros de radio el 30 de abril de 2000, y a una de 35 kilómetros el 14 de julio de 2000. Fue elevada de nuevo a 200 kilómetros y luego reducida de nuevo a 35 kilómetros en el periodo hasta el 13 de diciembre. Finalmente, la sonda aterrizó en la superficie del asteroide el 12 de febrero de 2001. NEAR era una nave estabilizada en los tres ejes y con control térmico pasivo. La alimentación eléctrica corría a cargo de cuatro paneles solares que proporcionaban 1600 vatios de potencia. Las comunicaciones se producían en banda X mediante una antena de alta ganancia de 1.5 metros de diámetro, con tasas de datos de entre 1 y 27 kilobits por segundo. El sistema de propulsión estaba alimentado por hidracina. Las especificaciones de la sonda eran: longitud 2.75 metros, diámetro máximo 1.7 metros y masa 818 kilogramos

El instrumental que llevó a bordo fue:

  • MultiSpectral Imager (MSI): un telescopio refractor con CCD para fotografiar y cartografiar el asteroide, determinar su morfología y composición química en superficie. Podía dar una resolución de entre 10 y 16 metros a una distancia de 100 kilómetros de altura.
  • Espectrómetro de rayos X y rayos gamma (XGRS): utilizaba dos sensores, un espectrómetro de fluorescencia de rayos X y un espectrómetro de rayos gamma, para determinar la composición del asteroide.
  • Near-Infrared Spectrograph (NIS): espectrómetro capaz de abarcar entre 800 y 2700 nanómetros, diseñado para cartografiar la mineralogía de Eros.
  • Magnetómetro: un sensor de flujo de puerta de tres ejes para medir el posible campo magnético.
  • NEAR Laser Rangefinder (NLR): altímetro láser para medir la distancia entre la nave y la superficie del asteroide.
  • Radiociencia: utilizando el sistema de radio de la sonda para cartografiar el campo gravitatorio de Eros.

Referencias.

 

Nace uno de los creadores del transistor

El físico estadounidense William Bradford Shockley, nace el 13 de febrero de 1910. En conjunto con John Bardeen y Walter Houser Brattain, obtuvo el premio Nobel de Física en 1956 «por sus investigaciones sobre semiconductores y el descubrimiento del Transistor.» En 1955, Shockley abandonó los laboratorios Bell y regresó a su ciudad natal, Palo Alto, California, en las proximidades de la Universidad de Stanford, para crear su propia empresa, Shockley Semiconductors Laboratory, con el apoyo económico de Arnold Beckman, de Beckman Instruments. Contando con la influencia de su prestigio y el respaldo económico de esa compañía trato de convencer a varios de sus compañeros de trabajo de Bell que se unieran a él en la nueva empresa; ninguno quiso. Por lo tanto empezó a rebuscar en las universidades a los más destacados estudiantes para formar con ellos la empresa. Pero, dado su estilo empresarial, ocho de los investigadores abandonaron la compañía en 1957 para formar la empresa Fairchild Semiconductor. Entre ellos estaban Robert Noyce y Gordon Moore que más tarde crearían Intel.

A finales de los años 1960, Shockley realizó unas controvertidas declaraciones acerca de las diferencias intelectuales entre las razas, defendiendo que las pruebas de inteligencia mostraban un factor genético en la capacidad intelectual revelando que los afro-estadounidenses eran inferiores a los estadounidenses caucásicos y que la mayor tasa de reproducción entre los primeros ejercía un efecto regresivo en la evolución. Entre sus publicaciones destaca «Electrones y huecos en el semiconductor», obra publicada en 1950.

Muere 12 de agosto de 1989 en Stanford, California, de cáncer de próstata

Referencias.

 

Vuela por primera vez el avión de combate MiG 21

 

El Mikoyán-Gurévich MiG-21 (designación OTAN: Fishbed) es un caza interceptor supersónico con capacidad limitada de ataque a tierra diseñado por la Oficina de Diseño Mikoyán y Gurévich de la Unión Soviética, URSS, entre los años 1955 y 1958. Era comúnmente conocido por los pilotos soviéticos como Balalaika por su similitud con el instrumento musical y por los pilotos polacos como Ołówek (lápiz) por la forma de su fuselaje.

Durante todo el período de su construcción fue objeto de más de treinta modificaciones y modernizaciones, además de servir de base para el desarrollo de los cazas chinos Chengdu J-7y Shenyang J-8. Las versiones iniciales se consideran como aeronaves de segunda generación, mientras que las finales son consideradas como de tercera generación.

Se considera como uno de los cazas más exitosos de la historia, pues ha prestado servicio en las fuerzas aéreas de unos cincuenta países y en la actualidad todavía se mantiene activo en muchas de ellas. El MiG-21 posee varios récords de velocidad de aviación, logrados en los años 1950 y 1960. Es el caza supersónico con mayor cantidad de ejemplares producidos en la historia, (solo en la URSS se fabricaron 11 496 aviones) el avión de combate más producido después de la Guerra de Corea, así como el producido por el período más largo, durante el transcurso de 26 años.

El caza fue empleado en multitud de conflictos armados, mucho más que cualquier otro reactor de combate. Entre ellos en los conflictos árabe-israelíes, la Guerra de Vietnam, la Guerra indo-pakistaní de 1971, la Guerra de Ogaden, la Guerra de Angola y la Guerra de Kargil entre otros. El MiG-21 es actor del primer combate aéreo entre aeronaves supersónicas en la historia, saliendo victorioso del encuentro. A pesar de que el modelo original del MiG-21 tiene más de 50 años de antigüedad y que las últimas variantes producidas ya pasen de los 25 años en servicio, las fuerzas aéreas de muchos países continúan empleándolo.

Tal es el caso de países como la India, Rumanía y Cuba, que mediante trabajos de modernización incorporan al mismo aviónica avanzada para ponerlo a la par de las aeronaves de cuarta generación. La Fuerza Aérea de Rumanía opera con el MiG-21 Lancer, versión modernizada en cooperación con la empresa israelí Elbit, y la Fuerza Aérea de la India usa el MiG-21-93, modernizado con la cooperación de la propia Oficina de Diseños RSK MiG. Ambos países consideran que se mantendrán en servicio hasta los años 2020 ó 2025. Igualmente, países como Egipto, a pesar de que cuentan con aeronaves más modernas como el Lockheed Martin F-16 Fighting Falcon, consideran mantener el MiG-21 en servicio en su fuerza aérea todavía por un buen tiempo

En 1954, la Oficina de Diseños de Mikoyán-Gurevich comenzó las pruebas con el prototipo de nombre-código SM-12, el cual consistía en la modificación de un caza MiG-19. La variación se identificaba por el hecho de que la sección de los canales de entrada de aire al motor en la nariz del avión no presentaba el tradicional tabique divisor fijo, sino que fue incorporado al mismo un cono de posición variable que permitía el control de la velocidad del flujo de aire y de las ondas de choque supersónicas a la entrada del motor. Como resultado de esa modificación la velocidad máxima se incrementó en 500 kilómetros por hora, alcanzando los 1930 kilómetros por hora.

Basado en la experimentación con el modelo SM-12, se comenzó un estudio preliminar para crear un nuevo caza con el sistema variable de la sección de entrada de aire al motor; de ese estudio resultó el prototipo E-1, que fue cancelado con el propósito de mejorarlo con un motor mucho más potente, lo que da como resultado el prototipo E-2. En 1955, en paralelo al desarrollo del E-2 de alas en flecha, se iniciaron las pruebas con el primer prototipo con alas triangulares, el E-4. Esos aviones realizaron los vuelos simultáneamente con el objetivo de establecer cual de ambos diseños era el más indicado y poseía un desempeño mayor, aunque en un principio, ambos prototipos se mantenían a la par y a los diseñadores les costaba tomar una decisión. El primer vuelo de un Mig 21 se efectuó el 14 de febrero de 1955.

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Se presenta al púbico la computadora estadounidense ENIAC

 

ENIAC, acrónimo de Electronic Numerical Integrator And Computer, fue una de las primeras computadoras de propósitos generales. Era Turing-completa, digital, y susceptible de ser reprogramada para resolver «una extensa clase de problemas numéricos». Fue inicialmente diseñada para calcular tablas de tiro de artillería para el Laboratorio de Investigación Balística del Ejército de los Estados Unidos. Los ingenieros John Presper Eckert y John William Mauchly se llevaron el mérito por la construcción en la Universidad de Pensilvania pero fueron seis mujeres quienes la programaron: Betty Snyder Holberton, Jean Jennings Bartik, Kathleen McNulty Mauchly Antonelli, Marlyn Wescoff Meltzer, Ruth Lichterman Teitelbaum y Frances Bilas Spence.

Se la ha considerado la primera computadora de propósito general, aunque ese título pertenece en realidad a la computadora alemana Z1. Además está relacionada con la Colossus británica, que se usó para descifrar código alemán durante la Segunda Guerra Mundial y destruido tras su uso para evitar dejar pruebas, siendo recientemente restaurada para un museo británico. Era totalmente digital, es decir, que ejecutaba sus procesos y operaciones mediante instrucciones en lenguaje máquina, a diferencia de otras máquinas computadoras contemporáneas de procesos analógicos. Se presentó al público el 15 de febrero de 1946.

La ENIAC ocupaba una superficie de 167 metros cuadrados podía realizar cerca de 5000 sumas y 300 multiplicaciones por segundo. Físicamente, la ENIAC tenía 17 468 tubos de vacío, 7200 diodos de cristal, 1500 relés, 70 000 resistencias, 10 000 condensadores y cinco millones de soldaduras. Pesaba 27 Toneladas, medía 2.4 metros x 0.9 metros x 30 metros; utilizaba 1500 conmutadores electromagnéticos y relés; requería la operación manual de unos 6000 interruptores, y su software, cuando requería modificaciones, demoraba semanas de instalación manual. La ENIAC elevaba la temperatura del local a 50 grados Celsius. Para efectuar las diferentes operaciones era preciso cambiar, conectar y reconectar los cables como se hacía, en esa época, en las centrales telefónicas.

Ese trabajo podía demorar varios días dependiendo del cálculo a realizar. Uno de los mitos que rodea a este aparato es que la ciudad de Filadelfia, donde se encontraba instalada, sufría de apagones cuando la ENIAC entraba en funcionamiento, pues su consumo era de 160 kW. A las 23:45 horas del 2 de octubre de 1955 la ENIAC fue desactivada para siempre.

Algunos expertos electrónicos predijeron que las válvulas se estropearían con tanta frecuencia que la máquina nunca llegaría a ser útil. Esa predicción llegó a ser parcialmente correcta: varias válvulas se fundían casi todos los días, dejando a ENIAC inoperante. Las válvulas de fabricación especial para durar largas temporadas sin deteriorarse no estuvieron disponibles hasta 1948. La mayoría de los fallos ocurrían durante el encendido o apagado de ENIAC, cuando los filamentos de las válvulas y sus cátodos estaban bajo estrés térmico. Con la simple y costosa acción de nunca apagar la ENIAC, los ingenieros redujeron los fallos de las válvulas a la aceptable cifra de una válvula cada dos días. De acuerdo con una entrevista en 1989 a Eckert, el fallo continuo de las válvulas es un mito: «Nos fallaba una válvula aproximadamente cada dos días y conseguíamos averiguar el problema en menos de 15 minutos». En 1954 el ENIAC operó sin fallos durante 116 horas (cerca de cinco días). Sus principales prestaciones fueron: calcular la trayectoria de proyectiles y realizar operaciones matemáticas, en 1.5 segundos era capaz de calcular la potencia 5000 de un número de cinco cifras.

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Nace el descubridor de las mutaciones

El botánico neerlandés y uno de los primeros genetistas. Hugo Marie de Vries, nace el 16 de febrero de 1848 en Haarlem, Países Bajos, es uno de los tres biólogos, junto a Carl Correns y Erich von Tschermak que en 1900 redescubrieron las leyes fundamentales de la genética publicadas primero por Gregor Mendel en 1866. Hugo De Vries se formó en las universidades de Leiden, Heidelberg y Wurzburg. Fue nombrado profesor de Botánica de la Universidad de Ámsterdam en 1878. Inició su trabajo investigador abordando diversos problemas de la fisiología vegetal, como el flujo de sustancias desde y hacia el protoplasma, o la orientación del crecimiento de las plantas. De Vries se destacó en esa etapa por sus aportaciones a la comprensión de la ósmosis, y se le debe el concepto y el término de isotónico. Como ayudante de Van't Hoff, ayudó a sentar las bases de la teoría de las soluciones ideales.

En 1889 publicó «Pangénesis intracelular» recuperando una interpretación errónea de la herencia genética que primeramente había sido propuesta por Darwin. De Vries empezó a experimentar con la hibridación de variedades de plantas en 1886, trabajando con una población de Oenothera lamarckiana de un cenagal. Dedujo las mismas conclusiones que Mendel treinta años antes: que la herencia de los rasgos específicos es discreta (funciona como si se basara en partículas). Incluso especuló con la posibilidad de que los mismos genes (que él llamó pangenes) determinaran los caracteres equivalentes de especies emparentadas pero distintas, interpretación en la que se adelantó considerablemente a sus contemporáneos. Al final de la década de 1890 De Vries tuvo noticia del semiolvidado artículo de Mendel y ajustó su propia terminología a la de su precursor. No citó a éste, sin embargo, cuando publicó en 1900 sus resultados en «Comtes Rendus de l'Académie des Sciences», fue criticado por Correns, viéndose De Vries obligado a reconocer la prioridad de Mendel. Se jubiló de la Universidad de Ámsterdam en 1918, aunque, continuó en la investigación activa con temas nuevos.

De Vries es notorio en la historia de la Biología por haber iniciado lo que parecía una explicación de la evolución biológica superior a la de Darwin. Mientras éste centró la interpretación del mecanismo del fenómeno evolutivo en la selección natural. De Vries lo hizo en la mutación. La teoría, conocida como mutacionismo, llegó a preponderar durante un par de décadas del principio del siglo. Su éxito fue efímero y terminó cuando Fisher, Morgan y Wright fundamentaron matemáticamente, a través del análisis del comportamiento genético de las poblaciones, la evolución por selección y deriva genética.

Muere el 21 de mayo de 1935, Lunteren, Países Bajos

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Nace un buen matemático

El lógico y matemático alemán nacionalizado israelí, Abraham Halevi «Adolf» Fraenkel, nace en Múnich, Alemania el 17 de febrero de 1891. Estudió matemáticas en las universidades de Múnich, Berlín, Marburgo y Breslau. Después de su graduación dio clases en la Universidad de Marburgo desde 1916 donde obtuvo el cargo oficial de profesor en 1922.

Abandonó Marburgo en 1928. Después de dar clases durante un año en la Universidad de Kiel, se trasladó a Jerusalén en 1929, cuatro años después de la fundación de la Universidad Hebrea de Jerusalén, donde estuvo el resto de su carrera. Fue el primer decano de la Facultad de Matemáticas y también obtuvo el puesto de rector de la Universidad.

Los primeros trabajos de Fraenkel versaron sobre los números p-ádicos de Hensel y sobre la teoría de anillos. Sin embargo, es más conocido por sus trabajos en teoría axiomática de conjuntos, publicando la mayor parte de sus trabajos sobre el tema «Einleitung in die Mengenlehre» en 1919. Intentó en dos ocasiones, en 1922 y 1925, axiomatizar la teoría de conjuntos, eliminando las paradojas y mejorando el sistema axiomático de Zermelo y creando los axiomas de Zermelo-Fraenkel (ZF), y demostrando formalmente la independencia del axioma de elección (ZFC). También se interesó en la historia de las matemáticas; escribió sobre Gauss en 1920 y 1930, publicó una biografía de Cantor y editó la revista Jewish mathematics and astronomy en 1960. Después de su retiro, y siendo sucedido por su alumno Abraham Robinson en la Universidad hebrea, continuó dando clases en la Universidad Bar Ilan cercana a Tel Aviv.

Muere en Jerusalén, Israel, el 15 de octubre de 1965.

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