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Ciencia

IA reduce problema de física cuántica de 100.000 ecuaciones a solo cuatro

Si el enfoque con IA puede aplicarse a diferentes escenarios, podría ayudar al desarrollo de materiales con propiedades deseables, como la superconductividad o la utilidad para la generación de energía limpia.

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Físicos han utilizado la inteligencia artificial (IA) para reducir un desafiante y enorme problema cuántico que antes necesitaba 100.000 ecuaciones a un esfuerzo manejable de tan solo cuatro ecuaciones, todo ello sin perder precisión.

En específico, los científicos han conseguido capturar el movimiento de los electrones que se desplazan por una red cuadrada en simulaciones que, hasta ahora, habían requerido cientos de miles de ecuaciones individuales.

Los resultados, publicados en Physical Review Letters, pueden cambiar la forma en que los científicos analizan los sistemas con múltiples electrones en interacción. Además, si la técnica es adaptable a otras situaciones, podría ayudar a la creación de materiales con características deseables, como la superconductividad o la utilidad para la generación de energía limpia, según explica un comunicado de prensa de la Fundación Simons.

Esta hazaña informática podría ayudar a resolver además uno de los problemas más difíciles de la física cuántica, el problema de los “muchos electrones”, que trata de describir sistemas que contienen un gran número de electrones que interactúan.

De este modo, el modelo también sirve de campo de pruebas para nuevos enfoques antes de aplicarlos a sistemas cuánticos más sofisticados.

“Empezamos con este enorme objeto de todas estas ecuaciones diferenciales acopladas; luego utilizamos el aprendizaje automático para convertirlo en algo tan pequeño que se puede contar con los dedos”, dice el autor principal del estudio, Domenico Di Sante, investigador visitante en el Centro de Física Cuántica Computacional (CCQ) del Instituto Flatiron de Nueva York y profesor asistente de la Universidad de Bolonia (Italia).

Electrones enredados a nivel cuántico

El problema a trabajar se refiere al comportamiento de los electrones cuando se mueven en una red de rejillas. Cuando dos electrones ocupan el mismo sitio de la red, estos interactúan, y esta disposición, conocida como modelo de Hubbard, es una idealización de varias clases importantes de materiales que permite a los científicos conocer cómo el comportamiento de los electrones conduce a las fases de la materia que se estudia, según explica el comunicado.

Este es, por ejemplo, el modelo teórico de los estados que conducen a la superconductividad, en la que los electrones fluyen por un material sin resistencia.

El problema es que los electrones en cuestión se entremezclan entre sí a nivel cuántico y no pueden entonces ser tratados individualmente, entre otras. Entonces, varios electrones enredados hacen que el esfuerzo computacional aumente exponencialmente, ya que, en última instancia, se interrelacionan cientos de miles de ecuaciones, cada una de las cuales describe pares individuales. Sin embargo, la red neuronal del sistema de IA que se le aplica ahora ha conseguido resolver este enorme sistema de ecuaciones.

La IA es capaz de detectar patrones ocultos

El entrenamiento del algoritmo requirió mucha potencia de cálculo y llevó varias semanas. Sin embargo, el sistema que existe ahora está en un nivel en el que puede adaptarse a otros problemas complejos sin tener que empezar de cero.

“Es básicamente una máquina capaz de detectar patrones ocultos”, explicó Di Sante. “Cuando vimos el resultado, dijimos: ‘Vaya, esto es más de lo que esperábamos’. Realmente pudimos captar la física relevante”.

Ahora, la mayor incógnita es saber si el nuevo método funciona en sistemas cuánticos más complicados, como los materiales en los que los electrones interactúan a grandes distancias. Además, Di Sante cree que hay un potencial intrigante para emplear la inteligencia artificial en otros dominios que tratan con grupos de renormalización, como la cosmología y la neurología.

Nota Tomada de:

https://www.dw.com/es/inteligencia-artificial-reduce-problema-de-f%C3%ADsica-cu%C3%A1ntica-de-100000-ecuaciones-a-solo-cuatro/a-63298259

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Ciencia

Descubren tortuga marina prehistórica del tamaño de un coche

En las montañas del sur de los Pirineos, científicos han descubierto los restos de una nueva especie de enorme tortuga marina. La criatura prehistórica es la más grande de su clase jamás encontrada en Europa.

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Investigadores han desenterrado los restos de una nueva especie de tortuga marina gigantesca en el norte de España. Con un peso de unas dos toneladas y una longitud de 3 metros, la criatura prehistórica es la mayor de su clase jamás descubierta en Europa.

Los científicos describieron la tortuga, a la que llamaron Leviathanochelys aenigmatica, que vivió durante el periodo Cretácico, el último capítulo de la era de los dinosaurios, en un artículo publicado en Scientific Reports.

La prehistórica tortuga hace ver pequeña a la tortuga más grande de la actualidad, la tortuga laúd, que puede alcanzar los 2 metros de longitud y es conocida por sus maratonianas migraciones marinas. La Leviathanochelys casi iguala a la mayor tortuga de la que se tiene constancia, la Archelon, que vivió hace unos 70 millones de años y alcanzó unos 4,6 metros de longitud.  

Leviathanochelys aenigmatica significa “tortuga leviatán enigmática” debido a su gran tamaño y a la curiosa forma de su pelvis, que los investigadores sospechan que está relacionada con su sistema respiratorio.

“Tan larga como un Mini Cooper”

“Leviathanochelys era tan larga como un Mini Cooper, mientras que Archelon tenía el mismo tamaño que un Toyota Corolla”, dijo el paleontólogo y coautor del estudio Albert Sellés, del Institut Català de Paleontologia (ICP), un centro de investigación afiliado a la Universidad Autónoma de Barcelona.  

El lugar de la excavación donde se encontraron los fósiles de la gran tortuga marina del Cretácico Leviathanochelys aenigmatica, que vivió hace unos 83 millones de años, en la comarca catalana del Alt Urgell, en el noreste de España.

Era bueno tener el tamaño de un coche, teniendo en cuenta el peligroso tráfico del antiguo Mar de Tethys en el que nadaba Leviathanochelys. Enormes reptiles marinos con poderosas mandíbulas llamados mosasaurios eran los mayores depredadores, algunos de los cuales superaban los 15 metros de longitud. También acechaban varios tiburones y rayas, así como reptiles marinos de cuello largo llamados plesiosaurios.  

“Atacar a un animal del tamaño de Leviathanochelys posiblemente solo podría haber sido hecho por grandes depredadores en el contexto marino. En aquella época, los grandes depredadores marinos de la zona europea eran principalmente tiburones y mosasaurios”, explica Óscar Castillo, estudiante del máster de paleontología de la Universidad Autónoma de Barcelona y autor principal del estudio.

Ápice del aumento del tamaño corporal

“Durante el Cretácico, hubo una tendencia en las tortugas marinas a aumentar su tamaño corporal. Leviathanochelys y Archelon podrían representar el ápice de este proceso. La razón de este aumento de tamaño corporal se ha hipotetizado como presiones depredadoras, pero podría haber otros factores”, añadió Castillo.  

Otras tortugas de gran tamaño del pasado de la Tierra son Protostega y Stupendemys, ambas de unos 4 metros de longitud. 

Protostega era una tortuga marina del Cretácico que vivió hace unos 85 millones de años y, al igual que su prima posterior Archelon, habitaba el gran mar interior que en aquella época dividía América del Norte en dos. Stupendemys merodeaba por los lagos y ríos del norte de Sudamérica hace unos 7-13 millones de años, durante la época del Mioceno. 

Los científicos desenterraron los restos de Leviathanochelys cerca del pueblo de Coll de Nargó, en la comarca catalana del Alt Urgell, después de que un excursionista avistara los fósiles que sobresalían del suelo en las montañas del sur de los Pirineos. Hasta la fecha, se han encontrado partes de la parte posterior de su caparazón y la mayor parte de la cintura pélvica, pero no el cráneo, la cola ni las extremidades.  

La presencia de un par de protuberancias óseas en la parte delantera de la pelvis difiere de cualquier otra tortuga marina conocida, lo que indica que Leviathanochelys representa un linaje recién descubierto. Esto demuestra que el gigantismo en las tortugas marinas se desarrolló de forma independiente en linajes separados del Cretácico en América del Norte y Europa. 

Nota Tomada de:

https://www.dw.com/es/descubren-en-espa%C3%B1a-una-tortuga-marina-prehist%C3%B3rica-del-tama%C3%B1o-de-un-coche/a-63891348

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Ciencia

Confirman nueva escala de medición para magnitudes ínfimas o gigantescas

La Tierra pesa unos seis ronnagramos: la escala actual no puede satisfacer la necesidad de expresar órdenes de magnitud cada vez mayores debido a la explosión de las tecnologías digitales.

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La escala actual no puede satisfacer la necesidad de expresar órdenes de magnitud cada vez mayores debido a la explosión de las tecnologías digitales. (few)

La Conferencia General de Pesos y Medidas (CGPM) adoptó dos nuevos prefijos, Ronna (R) y Quetta(Q), para expresar órdenes de magnitud ínfimas o gigantescas, cada vez más comunes en la ciencia moderna. 

Es la primera vez en más de tres décadas que el Sistema Internacional (SI), instaurado en 1960 y más comúnmente llamado sistema métrico, adopta nuevos prefijos.       

Aunque todo el mundo conoce el kilo, que expresa por ejemplo un número de metros o de gramos en mil –con tres ceros detrás de la unidad–, solo los científicos utilizan los términos Zetta (Z) y Yotta (Y), que expresan, respectivamente, una cantidad con 21 y 24 ceros detrás.

Se introdujeron en 1991, cuando la comunidad de químicos necesitó expresar cantidades de moléculas de esta magnitud. 

Casi al límite de límite para expresar datos en yottabytes

Pero incluso la Yotta no puede satisfacer la necesidad de expresar órdenes de magnitud cada vez mayores debido a la explosión de las tecnologías digitales, explica Richard Brown, jefe de Metrología –la ciencia de las medidas– en el laboratorio nacional de física británico (NPL).

“Estamos muy cerca del límite para expresar datos en yottabytes, que es el prefijo más alto disponible”, señala a la AFP el científico, a la iniciativa de este cambio.

Estos prefijos no harán referencia solamente a lo infinitamente grande. También se aplicarán a lo infinitamente pequeño, por ejemplo, en “la ciencia cuántica –la física de partículas– donde se miden cosas muy, muy pequeñas”, añade Richard Brown.

Los nuevos prefijos Ronna (R) y Quetta (Q) expresan cantidades con 27 y 30 ceros detrás de la unidad, respectivamente. 

De manera simétrica, el ronto (r) y el quecto (q) expresan cantidades cuya unidad se encuentra, respectivamente, en la 27ª y 30ª posición detrás de la coma.

Con estos prefijos, “la Tierra pesa unos 6 ronnagramos”, es decir un 6 seguido de 27 ceros, observa el doctor Brown.

Por el contrario, algo que pesara 6 rontogramos equivaldría a un número decimal y el 6 se colocaría en la 27ª posición a la derecha de la coma. 

Denominaciones fantasiosas: “Brontobytes” o “hellabytes”

Estos cambios fueron adoptados el viernes en el Palacio de Versalles (oeste de París, Francia) por los científicos reunidos en la CGPM, que se celebra cada cuatro años. 

El científico británico quiso crear nuevos prefijos debido a la aparición de denominaciones fantasiosas utilizadas para el almacenamiento de datos, como los “brontobytes” o los “hellabytes”. 

Pero era necesario satisfacer la exigencia del Sistema Internacional y utilizar prefijos de una sola letra.

Por otra parte, una convención dicta que los prefijos de grandes órdenes de magnitud terminan con la letra “a”, y los de muy pequeñas cantidades con una “o”.

Ronna y ronto, Quetta y quecto, podrán satisfacer las necesidades de medición de números muy grandes durante al menos los próximos 20 a 25 años, según el especialista en metrología.

Nota Tomada de:

https://www.dw.com/es/oficial-confirman-nueva-escala-de-medici%C3%B3n-para-magnitudes-%C3%ADnfimas-o-gigantescas/a-63866659

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Ciencia

Tormenta solar abre agujero en el campo magnético de la Tierra

Una explosión de auroras rosas extremadamente raras iluminó recientemente el cielo nocturno de Noruega.

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Una tormenta solar especialmente fuerte ha abierto un agujero en el campo magnético de la Tierra esta semana, provocando recientemente en el cielo nocturno de Noruega unas impactantes auroras rosas.

“Estas fueron las auroras rosas más fuertes que he visto en más de una década de dirigir excursiones”, dijo Markus Varik, guía del operador turístico de auroras boreales Greenlander, quien compartió las imágenes en la página de Facebook de la empresa.

Según informa Live Science, el fenómeno, visto en los cielos de Tromsø (Noruega) el 3 de noviembre, sucedió debido a la brecha que permitió que las partículas solares altamente energéticas penetraran en la atmósfera más profundamente de lo normal, desencadenando las inusuales luces de colores, que suelen producirse alrededor de los polos de la Tierra donde el campo magnético es más débil.

Aurora de color rosa


Aurora de color rosa

Las auroras suelen ser de color verde porque la mayoría de los vientos solares solo alcanzan altitudes de 100-240 kilómetros, donde hay una mayor concentración de oxígeno, emitiendo esa tonalidad cuando se excitan.

Sin embargo, según Spaceweather.com, durante la reciente tormenta solar, la grieta en la magnetosfera de la Tierra permitió que el viento solar penetrara por debajo de los 100 kilómetros, donde el nitrógeno es el gas más abundante, permitiendo que las auroras aparezcan de color rosa.

El Sol se está preparando para su periodo más activo del ciclo solar y ya está inusualmente activo.

Nota Completa en:

https://www.dw.com/es/tormenta-solar-abre-agujero-en-el-campo-magn%C3%A9tico-de-la-tierra-provocando-raras-auroras-rosas/a-63688118

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