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Física para inquisidores

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Hola gentes, aquí estamos de nuevo. Ha pasado mucho tiempo desde que no pasábamos por casa, me refiero a este blog. Los motivos son todos laborales, falta de tiempo y tal, pero no os aburriré con mi vida porque para eso siempre hay tiempo. El otro día me volví a poner en contacto con el mundo blog con una entrada para Naukas. La entrada iba sobre la posibilidad de tener agujeros negros cargados. A mi entender era una entrada bonita y que aclara una pregunta que me han hecho mil veces sobre los agujeros negros: ¿Cómo es posible que los agujeros negros puedan estar cargados?

El caso es que la entrada ha suscitado el interés de unas buenas gentes que se han puesto el título de inquisidores del mundo de la divulgación. Su tarea no es otra que denunciar y aclarar, en la medida de lo posible, los fallos y errores que cometen los divulgadores en su quehacer. Y claro, mi entrada por lo visto estaba llena de fallos y de cosas inapropiadas. Tengo que reconocer que la inquisición no es una de mis instituciones históricas favoritas, para mí siempre ha sido mucho mejor que me corrigiera Mary Poppins, Coco o el Barbas de Érase una vez la Vida. Pero bueno, eso es cuestión de gustos. La entrada que critica mi entrada está aquí:

De cargas y agujeros negros

Yo, aunque insisto en que los procedimientos inquisitoriales están bastante alejados de mis gustos personales y bastante alejados del espíritu científico, leí con fruición y deleite la entrada que me habían dedicado. Siempre es un honor que hablen de ti aunque sea mal. Y, oh, para mi sorpresa y desasosiego descubro apesadumbrado que estos incipientes Torquemadas de la divulgación no han dado ni una, sus explicaciones son erróneas y cometen errores que van desde no haber entendido la lectura hasta una profunda y notabilísima falta de conocimiento de la física de la que están hablando. Pero qué se puede esperar, esa siempre ha sido una de las características de toda inquisición que se precie. Eso sí, la terminología y las palabrejas técnicas la dominan como dios, lo malo es que los argumentos fallan estrepitosamente. Todo esto, ni que decir tiene, dicho sin acritud ninguna.

Dado que en las redes les dije que la entrada era un monumental mojón y me han pedido que demuestre tamaña afirmación. Aquí van estas bonitas líneas. A esta clase invito yo.

Nota: La entrada no pretende enseñar nada ni ser divulgativa o educativa. Es literalmente una medida de ego. Yo soy así. Así que si te aburres a la tercera línea de lo que sigue me parece muy bien que dejes de leer y me dediques algún improperio que otro. La entrada está pensada para excelsos inquisidores de la ciencia que saben de lo que hablan.

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Curso acelerado sobre la expansión acelerada del universo

Bueno, pues si sientes curiosidad por eso de la expansión acelerada del universo gracias a la nueva controversia generada por las noticias amarillistas que han saltado a los medios aquí un pequeño curso que te puede servir para decidir por ti sin necesidad de acudir a fuentes amigas de los grandes titulares.

Y ojo, puede que mañana esos mismas fuentes periodísticas rotulen en grande y en negrita que estamos más seguros que nunca de que el universo se expande aceleradamente.  Que aquí no hay línea editorial alguna que respetar. Ya tú sabes…

Por cierto, si te gusta esto me haría muy feliz que votaras a Los 3 Chanchitos como mejor podcast del año en los premios Bitácoras 2016.  Solo será un segundo y nos haría mucha ilusión entrar en la final. Es un programa de cultura con mucha ciencia que seguro que te gusta.  Puedes entrar en 3chanchitos.es y echar un ojo a los distintos programas.  Si quieres votar solo tienes que pulsar en este botón y en dos segundos estará listo:

Votar en los Premios Bitacoras.com

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La conservación de la energía en Mecánica Cuántica (o no). Solución

No hay nada como tomar distancia de un problema que no puedes solucionar para tener un “momento Eureka”. En mi caso esos momentos de inspiración repentina suelen venir o fregando los platos o volando en avión. Supongo que todo se basa en dejar de pensar de forma consciente en el problema y que el subconsciente tome las riendas y encaje las piezas.

Hace algunos meses publiqué en este blog una entrada titulada “La conservación de la energía en Mecánica Cuántica (o no)” en la que planteaba mi (nuestra) sorpresa al no saber explicar en términos de conservación de la energía un fenómeno Mecánico Cuántico de interacción láser-materia. Tras un reciente viaje a Suecia en el avión se me ocurrió la solución. La realidad es tozuda y la energía se conserva en el proceso, aunque hay que tener mucho cuidado a la hora de interpretar lo que está sucediendo. Vamos a ello.

Supongamos un sistema cualquiera de tres niveles en el que un láser acopla el estado fundamental con el primer estado excitado (láser rojo, láser Pump), y otro el primer estado excitado con el segundo estado excitado (láser azul, láser Stokes). Vamos a considerar ambos láseres desintonizados de las frecuencias de resonancias respectivas por Δi. Ωi son las frecuencias de Rabi, es decir la energía de interacción dividida por  \hbar.Fig1

Para simplificar la solución es importante asumir que el láser de prueba, en nuestro caso el láser que acopla el estado |1\rangle con el estado |2\rangle no perturba de forma significativa el sistema. En otras palabras podemos asumir que estamos en el regimen de “weak measurements”.

Es posible demostrar que aunque la desintonización del láser que acopla el estado |0\rangle y el estado |1\rangle sea mayor que el ancho de banda del pulso láser (\rm \Delta_P> 1/\tau_P siendo \rm \tau_P la duración temporal del pulso Pump) es posible transferir población  de forma transitoria del estado fundamental al primer estado excitado. En otras palabras, aunque la frecuencia de resonancia de la transición no esté contenida en las frecuencias del pulso láser (recordemos que para un pulso Gaussiano el ancho de banda y la duración temporal están relacionadas por \rm \Delta\nu \cdot \tau \simeq 0.44), es posible excitar un electrón de forma transitoria.  A este fenómeno mecánico cuántico se le conoce como CPR (Coherent Population Return) es una consecuencia de la naturaleza coherente de la radiación láser.

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En esta situación, se podría pensar, y así lo hacía yo, que si el láser de Stokes  esta en resonancia entre los estados |1\rangle y |2\rangle es posible transferir población del estado fundamental al último estado excitado siendo la energía absorbida por el sistema menor que la diferencia de energía entre éstos.diabaticos

Sin embargo esta descripción no es correcta. Y este el el quid de la cuestión, y la fuente de todos nuestros quebraderos de cabeza. Al interaccionar el láser de Pump con el sistema, los estados |0\rangle y |1\rangle se tienen que sustituir por unos nuevos estados que tienen en cuenta la interacción láser-materia . El estado |3\rangle casi no se perturba porque hemos asumido en el régimen de “weak measurement” siendo el láser de Stokes una perturbación muy pequeña. Es decir, de una forma técnica, es necesario diagonalizar el hamiltoniano que tiene en cuenta la interacción y trabajar en la base de estados “dressed” para tener una imagen clara de la situación. Si llevamos a cabo estos cálculos, el sistema se transforma en:

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Donde

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La situación se puede simplificar si tenemos en cuenta que durante el proceso de CPR solo se puebla el estado “dressed” |\Phi_-\rangle.

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Ahora la situación es mucho más clara. Para pasar población al estado |2\rangle el detuning del láser de Stokes no puede ser \rm \Delta_S=0 como se representaba en una figura anterior ya que el estado |1\rangle “no existe”. En su lugar tenemos que tener en cuenta el estado |\Phi_-\rangle, y para transferir población desde este estado al estado |2\rangle es necesario que

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donde la línea punteada es simplemente una referencia para tener en cuenta el origen de energía según la definición de \rm \Delta_S. Expresándolo con palabras: cuando el pulso de Pump interacciona con el sistema, los estados disminuyen su energía de tal forma que es necesario aportar más energía al sistema para conseguir una transferencia al estado final |2\rangle.

Ahora todo queda mucho más claro. Para tener una imagen adecuada del proceso es necesario trabajar con aquellos estados que tienen en cuenta la interacción con la luz, y los estados del sistema “bare” (desnudo=sin la radiación). Pensándolo ahora con perspectiva, este fenómeno es muy similar a otros fenómenos de interacción coherente como Autler-Townes splitting o Electromagnetic Induced Transparency y de hecho la descripción que he hecho en este post es muy similar a la de estos procesos. Supongo que lo difícil es darse cuenta y hacer la analogía adecuada.

Y hasta aquí la duda con la Conservación de la Energía en Mecánica Cuántica. Al menos tras muchas discusiones hemos podido encontrar la respuesta a esta paradoja aparente. Moraleja: si no encuentras la solución de un problema cambia de base. Suele ayudar. 🙂

PD: Si tenéis alguna duda o queréis más información estaré encantado de responder en los comentarios.

 

 

Agua del mar a 500 pavos el litro. La geocromoterapia

Internet me juega malas pasadas. Estoy tan tranquilo buscando apuntes de cuántica por la red cuando, de repente, aparece un enlace que abro sin pensar y…

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Y me topo con la geocromoterapia. Sí, geocromoterapia.  Geo viene de geometría, porque aparecen círculos, triángulos, cuadrados, etc. Cromo viene de color, porque, en un alarde de genialidad cada cosa geométrica se puede pintar de muchos colores y eso es muy bueno en este asunto.  Lo malo es que rematan con TERAPIA, es decir, engaño.  Engaño de los gordos.

Todo esto procede de la inspiración de una señora, Marta Povo, que se licenció en historia de arte y antropología en Barcelona pero le vio poco futuro al tema y se decidió por hacerse terapeuta en todo tipo de cosas holísticas, de campo unificado, etc.

Voy a mostrarles una grandiosa tomadura de pelo, que a parte de que puede resultar peligrosa sale bastante cara para mi gusto.

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Ciencia Jot Down vuelve a Sevilla — El sábado 13 de junio

Continuamos en esta entrada desgranando el programa de Ciencia Jot Down para el sábado 13 de junio.

El sábado empieza el evento por la mañana, a las 10:00.

10:00 – 10:30  El cerebro enamorado por el Dr. José Ramón Alonso

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José Ramón Alonso es uno de los mayores expertos en el cerebro de nuestro país. El Dr. Alonso dirige el Laboratorio de Plasticidad Neuronal y Neurorreparación y además de su investigación y su docencia saca tiempo para divulgar sobre estos y otros temas.  De su mano aprenderemos que eso que llamamos amor influye en nuestro cerebro desencadenando múltiples y variadas respuestas. Una charla para enamorarse de ese órgano que, al fin y al cabo, es lo que somos.

10:30-11:30  Mesa Redonda:  Amor 2.0

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Siguiendo el desarrollo de la tecnología y la computación que esperamos que hagan posible la robótica, la realidad virtual, la inteligencia artificial, etc, es un buen momento para plantearse si es posible el amor entre humanos y dispositivos electrónicos.  Tal vez la pregunta parezca carecer de enjundia pero en ella se entretejen problemas tecnológicos, científicos y filosóficos.  Para tratar el tema tendremos una mesa redonda moderada por Alberto Márquez en la que participan Pedro Torrijos, Clara Grima, Susana Gaytán y José Valenzuela. Un gran plantel para un tema que esconde más de lo que a primera vista deja ver.

De 11:30 a 12:00 habrá un pequeño descanso.

12:00-12:30  Veo, veo… Ciencia para ver mejor

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En el año internacional de la luz no podía faltar una charla asociada a esta temática y nada mejor que la evolución que ha sufrido la óptica en los últimos tiempos.  El Dr. Pablo Artal nos hablará de los múltiples aspectos de la óptica aplicada a la visión y de como estamos consiguiendo mejorar la visión en casos en los que antes no había mucho que hacer.  Nuevas tendencias como la óptica adaptativa, nuevos materiales para lentes, etc, hacen de la óptica de la visión un campo prometedor donde la investigación es esencial.  Además, todo ello será explicado por un experto en el tema como es Pablo Artal.  No dejéis de echarle un ojo a esta charla.

12:30-13:00  Entrega de premios del Concurso DIPC de Divulgación de la Ciencia

El Donostia International Physics Center patrocina este segundo premio de divulgación de la ciencia del evento Ciencia Jot Down 2015 dejando patente el interés de esta institución no solo en la investigación de la física más fundamental sino también en la popularización de la ciencia.

13:00 -13:30  Divulgación científica en TV:  Entre el “no lo entiendo” y el “eso está mal”  por José Antonio Pérez

José Antonio Pérez es uno de los culpables de que en nuestras pantallas podamos disfrutar de programas como Órbita Laika que intenta llevar la ciencia sin complejos y sin complicaciones a nuestras casas.  Su trabajo incluye títulos como Escépticos o Cidadano K y ha participado como guionista en programas de muy alto impacto televisivo. Un tipo que tiene el don de hacer el chiste justo para dejarte en el borde de hacerte pensar.  Nadie mejor que él para destripar los secretos de la divulgación en televisión. ¿Te lo vas a perder?

Importante

 Permitidme que insista.

El evento es gratuito y se llevará a cabo en el salón de actos de la Escuela de Informática de la Universidad de Sevilla en la Avenida Reina Mercedes.  Por cuestiones de control y seguridad hay que hacer una inscripción online que tampoco cuesta tanto, así que deja de leer e inscríbete pulsando AQUÍ.

En ese enlace se da la posibilidad de ir una cena del evento junto a todas las charlantas y charlantes.  La cena se llevará a cabo en un marco incomparable (palabras de la organización) de la ciudad.  Para poder asistir, totalmente voluntario, hay que inscribirse en la fila cero e ingresar, siguiendo las instrucciones, 50€ lo que lleva añadido regalitos de la marca Jot Down.

Nos vemos en Ciencia Jot Down 2015…