Sensor Práctico y Eficaz Para Detección Temprana de Corrosión en Puentes

Los puentes de hormigón tienen que ser lo bastante fuertes como para resistir una gran variedad de agresiones: temperaturas extremas, las inclemencias del tiempo, un tráfico denso de vehículos, y las propias emisiones contaminantes de vehículos y otras fuentes parecidas.


Y además están los daños colaterales causados por varios tipos de sal para carreteras que se usan en el invierno con el fin de combatir el congelamiento de éstas. La más común de estas sales es el cloruro de sodio, que se aplica en grandes cantidades a las carreteras de Alemania. Cuando se derrite el hielo, estas sales se dividen en sus componentes iónicos que penetran dentro del hormigón, destruyendo su capa alcalina protectora de 5 centímetros de espesor. Cualquier sal que se filtre a través de las varillas de acero usadas para reforzar la estructura de hormigón provocará que éstas se corroan, con el resultado final de daños estructurales, inicialmente en forma de grietas. En el peor de los casos, un puente afectado por este fenómeno se desmorona.



Hasta ahora, no ha sido posible realizar pruebas eficaces para determinar con detalle cuán profundamente los iones han penetrado el hormigón y qué daño ya han causado. Las pruebas actuales son lentas, toscas y aparatosas, pues implican que trabajadores de la construcción martilleen sobre el hormigón armado en busca de cavidades, las cuales son una señal segura de daño por corrosión.

Un equipo de expertos en el Instituto Fraunhofer para Circuitos y Sistemas Microelectrónicos (IMS) en Duisburgo, incluyendo a Frederic Meyer, ha ideado ahora un método más fiable y barato para detectar corrosión en etapas tempranas. Con un nuevo sensor-transpondedor, se puede medir y monitorizar continuamente el nivel de profundidad alcanzado por los iones en el hormigón.

El dispositivo trasmite inalámbricamente los datos medidos al dispositivo de lectura diseñado para que lo lleven los obreros de la construcción. El sensor-transpondedor no adquiere de una batería la energía que necesita para realizar las mediciones de corrosión, sino de un campo magnético. Esto implica que no necesita ser reemplazado y que puede permanecer en la estructura de hormigón de modo permanente.

Ya están en marcha las primeras pruebas de campo.

Crean un "Imán" de un Solo Polo

Se ha conseguido crear una estructura que actúa como un imán de un solo polo. Este logro técnico había sido perseguido, sin éxito hasta ahora, desde hace muchas décadas.


Los investigadores que lo han conseguido, del University College de Londres, creen que su nueva investigación les lleva un paso más cerca de aislar un "monopolo magnético".

Los imanes tienen dos polos magnéticos, norte y sur. Dos polos iguales, ya sean dos polos norte o dos polos sur, se repelen entre sí, en tanto que los polos opuestos se atraen; uno norte con otro sur. De cualquier manera que un imán sea cortado, siempre tendrá estos dos polos.

Los científicos han teorizado durante muchos años que debe ser posible aislar un monopolo magnético, sólo norte o sólo sur, pero hasta muy recientemente los investigadores han sido incapaces de demostrar esto por medio de experimentos.



Ahora, los investigadores de la citada universidad han logrado que pequeños imanes de tamaño nanométrico se comporten como monopolos magnéticos, gracias a posicionarlos del modo idóneo en una estructura parecida a un panal.

A finales del 2009, varios equipos de científicos consiguieron inducir un comportamiento como el de un monopolo en un material especial.

Sin embargo, en ese material y los de su clase, los monopolos sólo se forman a temperaturas sumamente bajas, de 270 grados Celsius bajo cero, o sea sólo 3 grados por encima del Cero Absoluto.

En cambio, la estructura creada por los investigadores del University College de Londres contiene monopolos magnéticos a la temperatura ambiente

Verifican a Escala Cósmica la Validez de la Teoría de la Relatividad de Einstein

Un equipo liderado por científicos de la Universidad de Princeton ha puesto a prueba la teoría de la relatividad general de Albert Einstein para ver si se cumple a escala cósmica. Y, después de dos años de análisis de datos astronómicos, los científicos han dictaminado que la teoría de Einstein, que describe la interacción entre la gravedad, el espacio y el tiempo, opera a grandes distancias tal como lo hace en las regiones locales del espacio.


El análisis de estos científicos sobre más de 70.000 galaxias demuestra que el universo, al menos hasta una distancia de 3.500 millones de años-luz de la Tierra, sigue las normas establecidas por Einstein en su famosa teoría.

Desde que el físico Arthur Eddington midió la curvatura de la luz de las estrellas alrededor del Sol durante un eclipse en 1919 y demostró la validez de la teoría de la relatividad general de Einstein, el mundo científico ha aceptado sus principios. Pero hasta ahora, nadie había puesto a prueba la teoría tan a fondo ni tan robustamente, a distancias y escalas que van mucho más allá del sistema solar.

En este trabajo, han intervenido Reinabelle Reyes, Rachel Mandelbaum y James Gunn de la Universidad de Princeton, Tobias Baldauf, Lucas Lombriser y Robert Smith de la Universidad de Zúrich, y Uros Seljak de la Universidad de California en Berkeley.



Los resultados del análisis son importantes porque respaldan las teorías actuales que explican la forma y dirección del universo, incluyendo las ideas más aceptadas sobre la Energía Oscura, y permiten descartar las sospechas que se despertaron a raíz de otros experimentos recientes que sugerían que la relatividad general podía estar equivocada.

Publicada por primera vez en 1915, la teoría de la relatividad general de Einstein sigue siendo un avance fundamental en la física moderna. Redefinió la comprensión humana del tejido de la existencia: La gravedad, el espacio y el tiempo.

La innovadora teoría mostró que la gravedad puede afectar al espacio y al tiempo, una cuestión crucial para comprender las fuerzas fundamentales de la física y los fenómenos naturales, incluyendo los agujeros negros.

Sientan las Bases Para una Interface Cerebro-Ordenador Eficaz y No Invasiva

Una investigación realizada por un equipo de expertos de la Universidad de Maryland podría conducir a nuevas tecnologías no invasivas para sistemas portátiles de interface cerebro-ordenador. Tales tecnologías potencialmente podrían permitir a personas con discapacidades o parálisis manejar un brazo robótico, una silla de ruedas motorizada, u otro dispositivo protésico, usando para ello un artefacto similar a unos auriculares, el cual gracias a sus sensores en contacto con el cuero cabelludo enviaría señales desde el cerebro al dispositivo.


Bajo la dirección de José Contreras Vidal, profesor de kinesiología en la citada universidad, el equipo de neurocientíficos reconstruyó con éxito movimientos tridimensionales de la mano a partir de señales cerebrales registradas de forma no invasiva.

En este estudio los científicos colocaron un conjunto de 34 sensores sobre el cuero cabelludo de cinco participantes para registrar la actividad eléctrica de sus cerebros, usando electroencefalografía (EEG).



Los investigadores constataron que la actividad eléctrica cerebral perceptible en la superficie del cuero cabelludo tiene suficiente información para permitir reconstruir movimientos de la mano, de manera continua y sin restricciones espaciales.

Esta innovadora investigación abre la posibilidad de desarrollar dispositivos de ayuda para pacientes discapacitados o con daños neurológicos.

El equipo de Contreras Vidal está trabajando actualmente con exoesqueletos y brazos robóticos para los miembros superiores, aunque hay todavía bastantes pasos a dar antes de que esta tecnología pueda ser aplicada clínicamente.

Antes de este estudio, no había alternativas tan buenas como ésta a las interfaces cerebro-ordenador no portátiles e invasivas, las cuales exigen colocar sensores dentro del cerebro para reconstruir los movimientos de la mano.

El nuevo estudio va a tener importantes repercusiones para las futuras tecnologías de interface cerebro-ordenador e incluso para las que ya existen.

En el futuro, podría ser posible que las personas con trastornos neuromusculares severos, tales como esclerosis lateral amiotrófica, derrame cerebral, o lesión en la médula espinal, recuperasen el control de tareas complejas sin necesidad de tener electrodos implantados directamente en sus cerebros.

Pérdida Antigua de Agua en la Tierra Por Viento Solar Más Fuerte y una Magnetosfera Terrestre Más Débil

Se ha descubierto que hace 3.500 millones de años, el campo magnético de la Tierra era sólo la mitad de fuerte de lo que es hoy, y que esta debilidad, junto con un intenso viento (dos órdenes de magnitud más fuerte que el actual) de partículas energéticas del joven Sol, probablemente provocaron una pérdida considerable de agua en la antigua atmósfera de la Tierra.


Los hallazgos sugieren que la magnetopausa, el límite donde el campo magnético de la Tierra desvía con éxito el viento solar, estaba sólo a la mitad de la distancia respecto a la Tierra de lo que está hoy.

"Con una magnetosfera débil y un Sol joven y de rápida rotación, la Tierra probablemente estaba recibiendo en un día promedio tantos protones solares como los que recibimos en la actualidad durante una tormenta solar severa", explica John Tarduno, geofísico en la Universidad de Rochester y autor principal del estudio. "Esto significa que había muchas más posibilidades de que las partículas que emanaban del Sol alcanzaran la Tierra. Es muy probable que el viento solar eliminara moléculas volátiles de la atmósfera, como el hidrógeno, a una velocidad mucho mayor que la actual".



La pérdida de hidrógeno implica también una pérdida de agua, lo que significa que la cantidad hoy existente en la Tierra puede ser muy inferior a la que hubo en la infancia del planeta.

El viento solar puede reducir o incluso eliminar la atmósfera de un planeta, y bañar su superficie con radiación letal. Marte es el ejemplo de un planeta que probablemente perdió su magnetosfera en una etapa temprana de su historia, permitiendo ello que el bombardeo del viento solar erosionase poco a poco su atmósfera.

Además de una magnetopausa menor que permitía que el viento solar le quitara más vapor de agua a la Tierra antigua, el firmamento terrestre de aquella época debió ser más pródigo en auroras polares. Tarduno cree que en una noche normal de hace 3.500 millones de años, probablemente la aurora boreal resultaba visible desde tan al sur como Nueva York.

Verificación Diez Mil Veces Más Precisa de un Efecto Predicho Por Einstein

A pesar de que los experimentos con cohetes y aviones han demostrado una predicción fundamental de la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, la de que la gravedad hace que los relojes se atrasen, en un nuevo experimento mediante un interferómetro de átomos se ha conseguido medir este atraso con 10.000 veces más precisión que antes, ratificando así con la máxima exactitud posible lo que Einstein predijo.


Tal como señala el físico Holger Müller, de la Universidad de California en Berkeley, este nuevo resultado muestra una vez más cuán bien la teoría de Einstein describe el mundo real.

Este experimento demuestra que la gravedad cambia el flujo del tiempo, un concepto fundamental de la teoría de la relatividad general. El fenómeno es descrito a menudo como un corrimiento hacia el rojo por efecto de la gravedad, porque las oscilaciones de las ondas de luz se atrasan (se vuelven más rojas) cuando sufren el tirón de la gravedad.



Müller comprobó la teoría de Einstein utilizando un principio de la mecánica cuántica, el de que la materia es tanto una partícula como una onda.

Los átomos de cesio usados en el experimento pueden ser representados como ondas de materia que oscilan una cantidad determinada de veces.

Cuando la onda de materia del cesio entra en el experimento, se encuentra con un destello de luz láser cuidadosamente ajustado. Las leyes de la mecánica cuántica entran en escena, y cada átomo de cesio penetra en dos realidades alternas. En una, el láser ha desplazado al átomo una décima de milímetro hacia arriba, dándole un pequeño empujón hacia fuera del campo gravitatorio de la Tierra. En la otra, el átomo permanece en su sitio, dentro del pozo gravitatorio de la Tierra, donde el tiempo fluye más lentamente.

A pesar de que la frecuencia de las ondas de materia del cesio es muy alta como para ser medida, Müller y sus colegas usaron la interferencia entre las ondas de materia del cesio en las realidades alternas para medir las diferencias resultantes entre sus oscilaciones, y por tanto el corrimiento hacia el rojo.

Niveles Récord de Energía en el Acelerador de Partículas LHC

Los resultados iniciales de las colisiones de protones de alta energía del Acelerador de Partículas LHC permiten vislumbrar por vez primera la física de las partículas que se da en una nueva frontera de niveles energéticos, tras alcanzarse valores récord de energía en esos experimentos.


Un equipo de investigadores del MIT, el CERN y el Instituto de Investigación de Física Nuclear y de Partículas en Budapest, Hungría, ha completado el primer análisis de los resultados de esas colisiones. Los resultados muestran que las colisiones produjeron un número inesperadamente alto de partículas llamadas mesones, un hecho que tendrá que ser tomado en cuenta cuando los físicos empiecen a buscar partículas más raras y el hipotético Bosón de Higgs.

Éste es el primerísimo paso en un largo camino que llevará a realizar análisis sumamente sensibles, capaces de detectar partículas que sólo se producen en una de cada mil millones de colisiones.

Entre los principales autores del análisis, figuran los profesores del MIT Gunther Roland, Wit Busza y Boleslaw Wyslouch.



En el acelerador de partículas LHC (siglas en inglés que significan Large Hadron Collider, o Gran Colisionador de Hadrones), construido bajo tierra cerca de Ginebra, Suiza, los haces de protones que circularon por el interior del anillo de 27 kilómetros chocaron con una energía máxima de 2,36 teraelectronvoltios (TeV), batiendo el récord anterior de 1,96 TeV logrado en el acelerador del Fermilab, en Estados Unidos.

Desde hace décadas, los físicos vienen analizando el número de partículas de cada clase producidas como consecuencia de las colisiones de alta energía. Por eso se sabe que cuando los protones chocan, su energía se transforma predominantemente en partículas llamadas mesones, específicamente, en dos tipos de mesones conocidos como piones y kaones.

Para su sorpresa, los autores del nuevo análisis encontraron que el número de esas partículas aumentó más rápidamente con la energía de la colisión que lo predicho por sus modelos, basados en los resultados de colisiones de menor energía.

Usando el LHC, los físicos esperan encontrar tarde o temprano el Bosón de Higgs, una misteriosa partícula hipotética que proporciona masa a las otras partículas, así como evidencias de otros fenómenos físicos enigmáticos como la supersimetría, y dimensiones extra del espacio.

El LHC es capaz de causar colisiones de hasta 14 TeV, pero los científicos van intensificando gradualmente la potencia de la máquina por razones de seguridad.

Destellos Causados Por la Colisión de Auroras

Una red de cámaras desplegadas por el Ártico en apoyo de la misión THEMIS de la NASA ha hecho un descubrimiento sorprendente sobre las auroras boreales. A veces, inmensas cortinas de auroras boreales chocan, produciendo destellos espectaculares de luz.
"Nos quedamos boquiabiertos cuando vimos las filmaciones por primera vez", confiesa Larry Lyons, profesor de ciencias atmosféricas y oceánicas de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), quien es miembro del equipo de investigación que hizo el descubrimiento. "Estos destellos están diciéndonos algo fundamental sobre la naturaleza de las auroras".

La NASA y la Agencia Espacial Canadiense crearon la red de cámaras en el Ártico. THEMIS consiste en cinco satélites idénticos lanzados en el 2006 para resolver un misterio añejo: ¿Por qué las auroras de vez en cuando hacen erupción en una explosión de luz conocida como subtormenta? Las subtormentas son perturbaciones espectaculares del sistema global magnetosfera-ionosfera que descargan grandes cantidades de energía "eólica" solar y se asocian con las activaciones de las auroras.


Durante los últimos 40 años, las subtormentas han sido intensamente estudiadas desde tierra y desde el espacio. Sin embargo, la sucesión de eventos durante una subtormenta había eludido, hasta ahora, todos los intentos de los científicos por conocerla en detalle, y ha sido un tema clave de debate entre los expertos que estudian la física del entorno espacial cercano a la Tierra.

Usando la red de cámaras terrestres del programa THEMIS, los investigadores han encontrado lo que parece ser la respuesta a este largo debate. La nueva explicación tiene similitudes con ideas anteriores, pero también presenta diferencias importantes.

La luminosidad inicial parece haber comenzado a centenares de kilómetros de distancia del epicentro final de la subtormenta, y nunca antes nadie había podido relacionar ambos de manera satisfactoria. Estos nuevos resultados unifican observaciones viejas y nuevas en un paradigma totalmente nuevo sobre la evolución de las subtormentas.

Vassilis Angelopoulos, profesor de Ciencias de la Tierra y del Espacio de la UCLA, es el investigador principal del THEMIS.

Las Partículas Más Energéticas No Viajan Más Despacio

En una carrera a través del universo durante los últimos 7.300 millones de años y habiendo viajado con la misma velocidad, dos fotones de rayos gamma llegaron prácticamente al mismo tiempo, y no en momentos claramente distintos, al Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma, un satélite astronómico de la NASA.
Este "empate" demuestra la validez de la Teoría de la Relatividad de Einstein debido a que uno de los fotones tenía un millón de veces más energía que el otro, una diferencia que, según algunas teorías recientes, podría haberse traducido en una velocidad más lenta para la partícula con más energía, y que habría contradicho uno de los puntos de la teoría de EinsteinEn la teoría de Einstein, todas las formas de radiación electromagnética (ondas de radio, rayos infrarrojos, luz visible, rayos ultravioleta, rayos X y rayos gamma,) viajan a través del vacío del espacio a la misma velocidad, no importa cuán energéticas sean. Pero en algunas de las nuevas teorías de la gravedad, se considera que el espacio-tiempo tiene una estructura "espumosa" cuando se observa a una escala billones de veces más pequeña que la del tamaño de un electrón. Algunos de estos modelos predicen que dicha estructura espumosa debería hacer que el fotón de rayos gamma con mayor energía disminuyera su velocidad con respecto a la del otro de menor energía. Claramente, no fue así en la "carrera" observada.

Sin embargo, los dos fotones no llegaron en el mismo momento exacto. Pero incluso en el mundo de la física de partículas de alta energía, donde una desviación minúscula puede en ocasiones generar una diferencia enorme, un retraso de nueve décimas de segundo a lo largo de 7.300 millones de años resulta tan ínfimo que los científicos tienen claro que la diferencia se debe a otras causas en vez de a un supuesto fallo en la teoría de Einstein.

"Estas mediciones descartan cualquier aproximación a una nueva teoría de la gravedad que prediga un fuerte cambio en la velocidad de la luz dependiendo de la energía", asevera Peter Michelson, profesor de física en la Universidad de Stanford y principal investigador del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma.