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Los físicos describen extrañas 'cuasipartículas' que desafían la clasificación

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Ilustración conceptual del fermión de Majorana.

Las partículas conocidas como fermiones (ilustración) no pueden compartir el mismo estado.Crédito: Román Andrade 3Dcienca / Biblioteca de Imágenes Científicas

Los físicos teóricos han propuesto la existencia de un nuevo tipo de partícula que no encaja en las clasificaciones tradicionales de fermiones y bosones. Su “partícula parabólica” descrita en naturaleza El 8 de enero1no es el primero que se propone, pero el modelo matemático detallado que lo caracteriza podría dar lugar a experimentos en los que se genere utilizando una computadora cuántica. La investigación también indica la posibilidad de que existan en la naturaleza partículas elementales no descubiertas.

En un desarrollo separado, se publicó a fines del año pasado en ciencias2los físicos demostraron experimentalmente por primera vez otro tipo de partícula que no es ni un bosón ni un fermión (un “ion”) en un hipotético universo unidimensional. Cualquieron ya esta creado Sólo en sistemas 2D.

Debido a su comportamiento inusual, tanto las cuasipartículas como los anyons algún día podrían desempeñar un papel en hacer que las computadoras cuánticas sean menos propensas a errores.

Propiedades de las partículas

En una época en la que los físicos comenzaban a comprender la estructura de los átomos, Hace un sigloEl teórico nacido en Austria Wolfgang Pauli propuso que dos electrones no podían ocupar el mismo estado: que si dos electrones se veían obligados a estar en el mismo estado, surgiría una fuerza repulsiva entre ellos. El principio de exclusión de Pauli es crucial para la forma en que los electrones que orbitan alrededor de un núcleo atómico se organizan en capas, en lugar de que todos ellos queden relegados al estado de energía más bajo posible.

Pauli y otros pronto se dieron cuenta de que esta regla de exclusión empírica se aplicaba no sólo a los electrones, sino a una clase más amplia de partículas, incluidos protones y neutrones, a las que llamaron fermiones. Por el contrario, las partículas a las que les gusta compartir el mismo estado (lo que incluye, por ejemplo, los fotones de un rayo láser) se conocen como bosones. (Paoli y sus colaboradores también descubrieron por qué el hecho de que una partícula sea un fermión o un bosón está relacionado con el momento angular intrínseco de la partícula, o “giro”).

Matemáticamente, la propiedad básica de los fermiones es que cuando dos de ellos cambian de posición, la “función de onda” que representa su estado cuántico colectivo cambia, lo que significa que se multiplica por -1. Para los bosones, la función de onda permanece sin cambios. Los primeros teóricos cuánticos sabían que, en principio, podría haber otros tipos de partículas cuyas funciones de onda cambien de maneras más complejas cuando intercambian posiciones. En la década de 1970, los investigadores descubrieron los anyons, que sólo pueden existir en universos con una o dos dimensiones.

Los físicos Ziyuan Wang, ahora en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Garching, Alemania, y Caden Hazard de la Universidad Rice en Houston, Texas, han construido un modelo de cuasipartículas que pueden existir en cualquier número de dimensiones y con propiedades diferentes a aquellas. encontrado en fermiones o bosones. En particular, estas partículas están sujetas a su propio tipo de exclusión de Pauli. “No es del todo sorprendente que esto sea posible”, dice Kasia Regzner, física matemática de la Universidad de York en el Reino Unido. “Pero aún así es genial”.

Wang dice que se le ocurrieron las extrañas reglas de intercambio por casualidad en 2021, mientras se preparaba para su doctorado. “Fue el momento más emocionante de mi vida”, dice. Wang añade que debería ser posible, aunque difícil, alcanzar estos estados de cuasipartículas en una computadora cuántica.

aniones 1D

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Los crecientes puntos críticos de olas de calor globales desafían las predicciones de los modelos climáticos

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Un estudio reciente, publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences, identificó áreas a nivel mundial que experimentan olas de calor más extremas de lo que predicen los modelos climáticos. Estas anomalías, que se extienden por todos los continentes excepto la Antártida, se han relacionado con miles de muertes, fracasos agrícolas y graves incendios forestales en los últimos años, según varios informes. La investigación destaca los desafíos de comprender y proyectar la dinámica física que impulsa estos extremos de temperatura inesperados, lo que genera preocupación sobre la idoneidad de los modelos climáticos actuales para estimar los riesgos regionales.

Intensificación de las olas de calor y puntos críticos globales

el el estudiaEl Dr. Kai Kornhuber, científico asistente de la Escuela del Clima de la Universidad de Columbia e investigador principal del Instituto Internacional de Análisis de Sistemas Aplicados, analizó datos de los últimos 65 años. Identificó áreas donde las temperaturas extremas se intensifican más rápidamente que las moderadas TemperaturasLo que llevó a que se registraran temperaturas máximas récord.

Los ejemplos incluyen una ola de calor en el noroeste del Pacífico en junio de 2021, donde las temperaturas en Layton, Columbia Británica, aumentaron a 121,3 grados Fahrenheit, lo que provocó un incendio forestal que diezmó la ciudad.

Las zonas más afectadas incluyen el noroeste de Europa, partes de Asia como China central y zonas de Australia, África y América del Sur, según las fuentes. El noroeste de Europa vio las señales más consistentes: las olas de calor contribuyeron a 60.000 muertes en 2022 y 47.000 en 2023.

Según el estudio, las temperaturas máximas de verano en esta región aumentan al doble que las temperaturas medias de verano, y esto se ve agravado por la falta generalizada de aire acondicionado.

Comprender los mecanismos básicos.

Los científicos atribuyen algunos de estos casos extremos a perturbaciones en la corriente en chorro del hemisferio norte, que se ve afectada por el aumento de la temperatura en el Ártico. Esta inestabilidad crea ondas de Rossby, que atrapan aire caliente en regiones templadas.

El Dr. Samuel Bartosek, coautor del estudio, destacó la interacción entre los factores que causan la ola de calor en el noroeste del Pacífico, incluidas las plantas de secado y la transferencia de calor atmosférico. Sin embargo, el estudio reconoce que existen lagunas en la comprensión, y que algunos eventos se describen como “cisnes grises”, que se sitúan entre la previsibilidad y la aleatoriedad.

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República de Irlanda 0 Inglaterra 2: Rice y Grealish desafían los abucheos, mientras la velocidad de Gordon resulta importante

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Inglaterra Superar República de Irlanda Inglaterra logró una victoria por 2-0 en la primera ronda de la fase de grupos de la Liga de Naciones de la UEFA, lo que le dio al entrenador interino Lee Carsley un comienzo perfecto.

Arroz Declan Dublin abrió el marcador con un potente disparo en el minuto 11, tras un rápido contraataque de Antonio Gordonantes Jack Grealish El equipo pudo duplicar su ventaja en el minuto 15, gracias a una suave jugada por la banda derecha.

La victoria coloca a Inglaterra en lo más alto del Grupo B2 Finlandia y Grecia Se mostrará más tarde hoy. Aquí, nuestros escritores, Jack Pitt Brock, Liam Tharm y Tim Spears, analizan los puntos clave de conversación.

[Explained: The UEFA Nations League: How does it work, what’s changed and why does it matter?]


Cantos y celebraciones

Siempre se esperó que este fuera un partido dominado por el contexto no futbolístico y el hecho de que dos jugadores de Inglaterra, Rice y Grealish, además de Carsley, habían jugado anteriormente para Irlanda.

Los comentarios de Carsley antes del juego de que no cantaría el himno nacional se convirtieron en una gran historia, aunque dejó claro que nunca cantaría el himno nacional y prefería concentrarse en el próximo juego. Por eso no fue una sorpresa ver a Carsley permanecer en silencio cuando sonó el himno nacional 'God Save the King' antes del inicio del partido (después de haberse sentado temporalmente en el banco en lugar del banco del equipo visitante).


Carsley permanece en silencio mientras su personal de apoyo canta el himno nacional (Karl Riesen/Getty Images)

Como era de esperar, Grealish y Rice fueron fuertemente abucheados cuando comenzó el partido, aunque ninguno de los jugadores se distrajo por esto. Ambos empezaron el partido de forma brillante antes de marcar. Rice respondió claramente sin celebrar y puso las manos en el suelo, como disculpándose con los aficionados irlandeses a los que había representado tres veces en el pasado.

Pero Grealish se mostró más entusiasmado y celebró alegremente ante los aficionados ingleses que se desplazaron hasta allí como si hubiera marcado un gol contra cualquier otro país.

Jack Pitt Brook


flash gordon

Cuando se le preguntó a principios de esta semana si la Eurocopa 2024 fue un éxito o un fracaso para Inglaterra, Anthony Gordon no dudó en decir lo último. Y añadió: “Se puede decir que controlamos nuestros partidos, pero no creo que fuéramos muy dinámicos”, destacando el fracaso de Inglaterra a la hora de eliminar equipos y su dependencia de la brillantez individual.

Parte de eso fue el lado izquierdo de Inglaterra, con Kieran Trippier como lateral izquierdo improvisado y Phil Foden delante de él. Esto significó que Inglaterra estaba equipada con números 10 y 9 que querían ocupar espacios en el mediocampo. Southgate utilizó a Gordon sólo una vez desde el banquillo.

La primera mitad en Irlanda demostró la idoneidad de Gordon, ya que se movía constantemente detrás de los delanteros para complementar el progreso de Harry Kane, representando una amenaza clave contra una defensa 5-4-1 con una línea defensiva avanzada y el tipo de extremo ideal para maximizar a Trent. El pase de Alexander-Arnold desde el centro del campo.

El primer gol de Inglaterra llegó con esa jugada. Incluso si Gordon mereciera anotar la primera oportunidad, sus carreras detrás de la defensa irlandesa fueron problemáticas, dándole a Inglaterra rutas centrales para abrirse paso y empujando a los defensores profundamente para dejar paso a Grealish.

Carsley enfatizó la importancia de que Inglaterra tenga múltiples estilos de juego, cada uno de ellos diseñado para adaptarse a las fortalezas individuales. Encontró una manera en su primer partido.

Liam Tharmey


Grealish le da opciones a Carsley

Este fue un gran día para Grealish. Después de regresar a la selección de Inglaterra en su posición preferida como creador de juego, fue una parte integral de todas las buenas actuaciones de Inglaterra. Parecía feliz y confiado, como se hizo evidente cuando celebró felizmente su impresionante gol.

Debe haber sido un alivio considerando que solo han pasado tres meses desde que lo dejaron fuera del equipo de Southgate para la Eurocopa 2024. Para sorpresa no solo del propio Grealish sino también de algunos de sus compañeros de equipo..

Dadas las impresionantes actuaciones del joven de 28 años, uno pensaría que sería una parte integral de la era Carsley. Pero hay un problema. Judas Bellingham, Phil Foden y Cole Palmer Todos estos jugadores faltaban en la selección de Inglaterra. Son tres de los mejores jugadores de Inglaterra, y no sólo en esa posición.

Todo el mundo querrá jugar como creador de juego. Southgate nunca logró encontrar una manera de enfrentar a Foden y Bellingham juntos, a expensas de Inglaterra en el Campeonato de Europa. Será difícil determinar cómo encaja Carsley entre estos tres junto a Grealish con él a cargo.

Jack Pitt Brook

Declan Rice encuentra a Jack Grealish que anota para Inglaterra contra la República de Irlanda#IREVENG pic.twitter.com/6nRvwuxMfX

– Fútbol ITV (@itvfootball) 7 de septiembre de 2024


Diferente al euro

Las cosas no podrían haber ido mejor para Inglaterra o Lee Carsley.

Ver a Inglaterra jugar con libertad, velocidad, fluidez e intención positiva en la primera mitad fue un marcado contraste con la actuación agotadora que nos vimos obligados a soportar durante las primeras etapas del Campeonato de Europa.

Hay razones obvias para la aparente diferencia en calidad y disfrute en las áreas de ataque, la más importante de las cuales es cuán dispuesta está Irlanda a darles espacio para explotar.

El nuevo entrenador Heimir Hallgrimsson fue un poco ingenuo en la forma en que organizó su equipo, dejando frecuentemente aislados a los defensores, especialmente a Seamus Coleman, quien a veces tuvo dificultades para enfrentarse a Gordon. Si hubiera sido un partido de la fase de grupos del Mundial, seguramente no habría preparado a su equipo de esa manera.

Otro motivo de esta mejora es la frescura del equipo tras utilizar nuevas ideas de un nuevo entrenador, algo que Inglaterra no veía desde octubre de 2016. No hay duda de que los jugadores respetaban a Gareth Southgate, pero en los últimos dos años les faltó la intensidad y vitalidad que vimos aquí con pases rápidos, juego entre líneas, intercambios, movimiento activo, mantener la cabeza en alto después de ganar la posesión y mirar hacia adelante.

También presionaron con fuerza y ​​determinación, algo que a menudo faltaba en Alemania cuando el rendimiento era pobre hasta las etapas finales.

También hubo una serie de cambios de posición clave que siempre parece traer consigo tener un nuevo entrenador que no esté atado a las viejas costumbres, por ejemplo, usar el sentido común para jugar con Trent Alexander-Arnold como lateral derecho deslizándose hacia el mediocampo y Grealish como número 10. .

En general, fue un movimiento exitoso para el nuevo entrenador de Inglaterra.

Tim Spears


¿Qué me dijo Carsley?

Le informaremos sobre esto después de que hable en la conferencia de prensa posterior al partido.


¿Qué sigue para Inglaterra?

Martes 10 de septiembre: Finlandia (en Wembley), UEFA Nations League, 19.45 h BST, 14.45 h EDT


Lectura recomendada

(Foto superior: Karl Riesen/Getty Images)



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Los descubrimientos del Telescopio Espacial James Webb desafían las teorías sobre el origen del asteroide Psyche

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Notas finales de Telescopio espacial James Webb Un estudio realizado por el Telescopio James Webb ha puesto en duda la creencia arraigada de que el asteroide 16 Psyche son los restos de un núcleo protoplanetario. El telescopio James Webb detectó minerales hidratados en la superficie de Psyche, que incluyen hidroxilo y posiblemente agua. Este descubrimiento complica aún más nuestra comprensión de la composición y el papel del asteroide en el sistema solar primitivo. La misión Psyche de la NASA, prevista para llegar en 2029, puede proporcionar respuestas definitivas sobre la verdadera naturaleza del asteroide.

Los minerales hidratados plantean dudas

16 Psyche es un gran asteroide metálico ubicado en el cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter. Inicialmente, se pensó que era parte del núcleo de un antiguo protoplaneta, lo que proporcionaba información sobre la formación planetaria. Sin embargo, el telescopio espacial James Webb no ha detectado ningún asteroide de este tipo. Detección de hidroxilo Las posibles moléculas de agua plantean nuevas preguntas. Estos minerales pueden provenir de colisiones con otros asteroides que contienen agua. O si estos materiales se originaran dentro del planeta Psyche, esto desafiaría las teorías actuales sobre su composición y formación.

Efectos hidratantes internos.

La presencia de minerales hidratados puede indicar que los materiales en la superficie de Psyche procedían originalmente de más allá de la “línea de nieve”, una región del sistema solar primitivo donde el hielo de agua y otros materiales volátiles eran más comunes. Este escenario sugiere que Psyche pudo haber migrado desde una región exterior más fría del sistema solar, en lugar de ser un remanente central. La distribución desigual de la hidratación en la superficie de Psyche puede respaldar la idea de que estos minerales fueron introducidos por colisiones, más que por procesos internos.

Objetivos de la próxima misión.

La misión Psyche de la NASA tiene como objetivo resolver estas dudas. Está previsto que la nave espacial llegue al asteroide en 2029 y realizará un análisis detallado para determinar la composición y la historia del asteroide. Se espera que esta misión arroje luz sobre la formación de asteroides metálicos y mejore nuestra comprensión del sistema solar primitivo.

conclusión

Los resultados del Telescopio James Webb han abierto nuevas vías de investigación sobre el asteroide Psyche, desafiando las teorías establecidas sobre su origen. Se espera que la próxima misión Psyche proporcione respuestas concluyentes, que podrían remodelar nuestro conocimiento de la evolución planetaria y la historia del sistema solar.

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Las bacterias exóticas desafían los libros de texto al escribir nuevos genes

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Una computadora mostró una ilustración de la molécula de ácido ribonucleico (ARN).

Una enzima bacteriana pone patas arriba la biología al leer el ARN (ilustración del artista) en ADN que forma nuevos genes.Crédito: Artur Blajo / Biblioteca de Imágenes Científicas

La información genética generalmente se transmite en una vía de sentido único: Los genes escritos en el ADN sirven como plantilla para producir moléculas de ARN, que luego se traducen en proteínas.. Esta complicada historia se complicó un poco en 1970 cuando los científicos descubrieron que algunos virus contienen enzimas llamadas Transcriptasa inversa, que escribe el ARN en el ADN. — Invertir el flujo de tráfico normal.

Ahora, los científicos han descubierto un desarrollo aún más extraño.1. La versión bacteriana de la transcriptasa inversa lee el ARN como plantilla para crear genes completamente nuevos escritos en el ADN. Estos genes luego se transcriben nuevamente en ARN, que se traduce en proteínas protectoras cuando… Las bacterias están infectadas con un virus.. Por el contrario, las transcriptasas inversas virales no producen genes nuevos; Simplemente transfieren información del ARN al ADN.

“Esto es una biología molecular demencial”, afirma Audie Bernheim, bioinformática del Instituto Pasteur de París, que no participó en la investigación. “Nunca hubiera imaginado que existiera este tipo de mecanismo”.

Sigue uno en CRISPR

Las bacterias defienden a los virus y otros invasores mediante el despliegue de una gran variedad de defensas.Como el El gigantesco sistema de edición de genes CRISPR. Uno de los sistemas de defensa más misteriosos contiene un gen de ADN transcriptasa inversa y un corto tramo de ARN misterioso sin función aparente: la secuencia no parece codificar ninguna proteína.

Para aprender cómo funciona este sistema, un equipo dirigido por el biólogo molecular Stephen Tang y el bioquímico Samuel Sternberg, ambos de la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York, buscaron moléculas de ADN que se habían creado mediante transcripción inversa a partir de… se llaman bacterias Klebsiella pneumoniae. He encontrado secuencias muy largas de ADN que consisten en muchos segmentos repetitivos idénticos. Cada fragmento coincide con un trozo de misterioso ácido ribonucleico (ARN).

anillo anillo

Para explicar esto, los investigadores señalan que las hebras largas de ARN pueden adoptar formas similares a horquillas, acercando dos hebras muy espaciadas. Los investigadores encontraron que K. neumonía La transcriptasa inversa realizó repetidos “rollos” alrededor de la secuencia de ARN, que enrolló sobre sí misma como un cordón de zapato, escribiendo la misma molécula de ARN en el ADN varias veces. Esto creó secuencias de ADN repetitivas.

Los segmentos repetidos crearon una secuencia codificante de proteínas llamada marco de lectura abierto. Los investigadores le dieron un nombre a esta secuencia. neo, por “marco de lectura abierto sin fin”, porque carece de la secuencia que marca el final de la proteína y, por tanto, no tiene límites en teoría. Luego descubrieron que la infección viral desencadena la producción de la proteína Neu, que hace que las células dejen de dividirse. Los resultados, que aún no han sido revisados ​​por pares, se publicaron en el servidor de preimpresión bioRxiv el 8 de mayo.

Los investigadores dicen que aún no está claro cómo Neo detiene el crecimiento de las células infectadas. a Estructura 3D prevista Una porción de NEO (su longitud quizás varía dependiendo de cuánto de su ARN se haya traducido) sugiere que forma una cadena de hélices. Los experimentos han demostrado que la descomposición de estas formas contrarresta los efectos tóxicos del NEO. También es un misterio cómo la infección viral desencadena la formación de la proteína Neu, dice Bernheim. “Este soy yo ardiendo por descubrirlo”.

Vida maravillosa

El descubrimiento de que la transcriptasa inversa, conocida anteriormente sólo por copiar material genético, puede crear genes completamente nuevos ha asombrado a otros investigadores. “Esto parece parecerse a la biología extraterrestre”, escribió sobre X Israel Fernández, químico computacional de la Universidad Complutense de Madrid.

“Sus resultados fueron sorprendentes”, dice Nicolás Toro García, biólogo molecular de la Estación de Investigación Experimental Zedén del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas de España, en Granada, España. Se supone que ayudará a los investigadores a desarrollar aplicaciones biotecnológicas para el sistema.

El descubrimiento dejó a Sternberg asombrado: “Debería cambiar la forma en que vemos el genoma”.

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