De Zorrillos y Telescopios: Encuentros Cercanos de "Tipo Brusco"

El Telescopio Espacial James Webb será el más grande jamás construido. Su éxito requiere de trabajo incesante, día y noche, siete días a la semana, hasta la fecha de su lanzamiento, en el año 2013.


Agosto 10, 2007: El camino hacia el Centro Marshall para Vuelos Espaciales es muy oscuro a las 3.30 de la madrugada. No hay iluminación urbana ni edificios en este largo camino rural. Solamente los ojos resplandecientes de los zorrillos y de los mapaches asoman entre el denso follaje de pinos. Una vez que se llega al complejo Marshall, los edificios también están oscuros, excepto uno de ellos —la Planta de Calibración de Rayos X (X-Ray Calibration Facility o XRCF, en idioma inglés). Aquí, las luces permanecen encendidas toda la noche y algunas personas la consideran su hogar.
Barry Hale (técnico principal) y Jay Carpenter (ingeniero de planta) están trabajando en el turno de la noche. Al menos dos personas deben atender estas instalaciones todas las noches, monitoreando pantallas en un largo panel ubicado en el cuarto de control. Doce personas han alternado turnos las 24 horas del día, los siete días de la semana, desde finales del mes de mayo.
"¿Por qué todas estas personas se han convertido en seres noctámbulos?" Porque el éxito del próximo gran telescopio espacial de la NASA depende de ello: "Estamos probando el Telescopio Espacial James Webb (James Webb Space Telescope o JWST, en idioma inglés)", explica Jeff Kegley, jefe del equipo en la XRCF.
Derecha: Concepto artístico del Telescopio Espacial James Webb. [Imagen ampliada] [Portal del JWST]
Programado para ser lanzado en 2013, el telescopio Webb es ampliamente reconocido como el telescopio más importante de la próxima década. Es un telescopio infrarrojo, lo cual significa que puede detectar el calor de las estrellas y de las galaxias localizadas a millones, e incluso a miles de millones, de años luz de distancia. Para captar esas increíblemente débiles señales de calor, se debe mantener al telescopio extraordinariamente frío —y es por eso que todos permanecen observando los monitores.
El telescopio Webb operará en el espacio a una temperatura de -238 grados Celsius (-396 grados Fahrenheit). Un frío tan extremo puede hacer que las estructuras y los espejos del telescopio cambien de forma. Con el fin de evitar que eso suceda, el telescopio está siendo probado en la XRCF, pieza por pieza, dentro de una cámara de vacío que simula el frío extremo del espacio. Los resultados revelan cualquier distorsión que ocurra en los componentes, de modo que se puedan efectuar cambios, si fuera necesario.
Pero hay muchas más cosas que se deben hacer durante los turnos de la noche, no solamente observar monitores con datos de prueba en el panel de control. Como la mayoría del personal nocturno, Hale y Carpenter hacen "rondas". Estas rondas incluyen salir a revisar la "granja de nitrógeno", donde monumentales tanques blancos de nitrógeno líquido yacen en la oscuridad como vacas lecheras en una pastura. Se usa el nitrógeno para enfriar la cámara de vacío donde se prueban los componentes y los hombres revisan que no haya fugas en los tanques, todas las noches.
Hale y Carpenter también han visto algunos animales verdaderos en la granja. Una noche, Hale tuvo un encuentro cercano de "tipo brusco" con un zorrillo —lo cual da un nuevo significado al concepto de hacer "trabajo de zorrillo".
Arriba: Escenas de la XRCF, de izquierda a derecha: (1) De día, el camino que lleva a las instalaciones donde se realizan las pruebas; (2) El noctámbulo Dr. Joseph Geary controla las pruebas de datos; (3) El portal de la cámara de pruebas; (4) Barry Hale en el panel de control de la XRCF; (5) Jay Carpenter da un paseo por la granja de nitrógeno al amanecer. Haga clic en los números que están entre paréntesis para ver imágenes ampliadas.
Al hacer estas "peligrosas" rondas de vigilancia, y al observar las pantallas del cuarto de control, el equipo del turno de la noche se asegura que las presiones de los equipos, las tasas de flujo, las temperaturas y las posiciones de las válvulas permanezcan en los rangos apropiados para las pruebas. Ellos también manipulan los sistemas de refrigeración de helio, la presión de la cámara de vacío y las zonas de nitrógeno líquido para que la cámara de vacío mantenga el artículo de prueba dentro un perfil particular de pruebas.
"El artículo de prueba para esta noche es una sección de la 'Caja para el Pan', del ISIM", dice Carpenter. "Así le decimos a la estructura de soporte del Módulo de Instrumental Científico Integrado (Integrated Science Instrument Module, en idioma inglés) que sostiene a los cuatro instrumentos científicos principales del telescopio". (Los nombres de los instrumentos son: el Instrumento para el Infrarrojo Medio, la Cámara para el Infrarrojo Cercano, el Espectrómetro para el Infrarrojo Cercano y el Sensor de Guiado Fino.)
Derecha: La cámara criogénica de vacío en la XRCF donde los componentes del Telescopio James Webb están siendo puestos a prueba. [Imagen ampliada]
Mientras la "Caja para el Pan", ubicada en la cámara de pruebas, soporta una transición de la temperatura, de temperatura ambiente a -233 grados Celsius (-387 grados Farenheit), un Interferómetro Electrónico de Patrón de Manchas mide ópticamente la distorsión estructural. No, no se trata de una extraña salamandra, sino de un raro instrumento. "Este es uno de los dos únicos interferómetros de mancha con desplazamiento instantáneo de fase", dice Joseph Geary, de la Universidad de Alabama, en Huntsville, quien, por cierto, también trabaja precisamente hoy en el turno de la noche. El interferómetro se está utilizando para detectar distorsiones térmicas de apenas unos cuantos nanómetros (un nanómetro es una mil millonésima de metro) en la "Caja para el Pan".
En unos cuantos días, después de que terminen las pruebas de la "Caja para el Pan", el personal reconfigurará las instalaciones para hacer las pruebas de verificación de los espejos segmentados. El telescopio Webb está compuesto por 18 espejos individuales que conformarán un grupo de espejos de 6,5 metros de diámetro. En la primavera, los ingenieros comenzarán a hacer pruebas relacionadas con la calidad de la óptica de cada espejo segmentado. Las pruebas, que se llevan a cabo las 24 horas del día, continuarán hasta el año 2010. Son muchas pruebas, muchos turnos de noche y muchos zorrillos.
Carpenter comenta que a él realmente no le importa trabajar por las noches, pero dice que "es un poco difícil para mi familia permanecer en silencio durante el día para que yo pueda dormir. Mi nieta quiere jugar, pero no se le permite tocar a mi puerta. Es un poco arduo para mí también".
Kegley dice que a él le gusta trabajar en el turno de la noche ocasionalmente porque es una buena oportunidad para adelantar trabajo. "No hay tantas llamadas ni correos electrónicos que te interrumpan a las 3 de la madrugada".

Todo sobre el sismo

En esta página encontraras explicado de forma didáctica los fenomenos ocurridos recientemente en nuestro pais.
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Vallejinos cubren cerca de 85% de vacantes en el examen de la UNI

Daniel Soncco Huarsaya, un destacado estudiante de la academia César Vallejo, integrante de los seleccionados nacionales de Matemática, obtuvo el primer lugar en el cómputo general del examen de admisión 2007-II de la Universidad Nacional de Ingeniería. Junto a sus compañeros de estudios han logrado cubrir alrededor del 85% de las vacantes ofrecidas en el presente examen (ordinarios).
Soncco Huarsaya, natural de Puno vino a Lima hace cuatro años después de campeonar en el Concurso Nacional de Matemática César Vallejo 2003 (CONAMAT). Desde entonces la Sociedad Matemática Peruana lo incluyó en las delegaciones nacionales que nos han representado en las diferentes Olimpiadas internacionales realizadas entre los años 2004 y 2007.
El cómputo general ingresó a la Facultad de Matemática de la UNI con 17.90 de nota, habiendo obtenido nota perfecta (20) en la prueba de Matemática. El segundo puesto, lo ocupó su compañero de estudios Fredy Ochoa Roldán de 17 años, quien ingresó a la Facultad de Ingeniería Económica con 17.70 de nota. Ambos jóvenes realizaron su preparación pre universitaria en la academia César Vallejo.
Los estudiantes del mencionado centro de estudios han demostrado en el último examen del año de la UNI contar con un alto nivel académico que les ha permitido figurar entre los primeros lugares y cubrir cerca del 85% de las vacantes, en la modalidad ordinarios.
En total fueron 3615 postulantes los que rindieron el examen de admisión 2007-II de la UNI en sus diversas modalidades. De ellas se ofrecieron 797 vacantes para 26 carreras de las cuales las más solicitadas fueron: Ingeniería Civil, Ingeniería de Sistemas, Ingeniería Industrial, Mecatrónica, entre otras.
La academia César Vallejo felicita a los ingresantes y a sus padres por el logró alcanzado; asimismo reitera su compromiso a la comunidad estudiantil de brindar una preparación de calidad que los impulse al estudio y la investigación.

Llegó a su fin el proceso de admisión de la UNI. La lista de ingresantes se encuentra publicado en la web de la universidad.

Soncco Huarsaya, junto a los miembros del rectorado.
Los vallejinos que ocuparon los primeros lugares celebran su hazaña.

El Principio de Equivalencia

Ya se están preparando experimentos en el espacio para poder determinar variaciones en el Principio de Equivalencia, uno de los pilares de la física.
Mayo 18, 2007: Parado sobre la Luna, en 1971, el astronauta Dave Scott, del Apolo 15, tomó un martillo en una mano y una pluma en la otra y los colocó a la altura de sus hombros. Después, mientras el mundo veía la trasmisión en vivo a través de la televisión, los soltó.
Fue una imagen inusual: la pluma no se balanceó al caer, sino que lo hizo abruptamente, tan rápido como el martillo. Sin la resistencia del aire para detener la pluma, ambos objetos llegaron al suelo lunar al mismo tiempo.
Derecha: El astronauta Dave Scott deja caer una pluma y un martillo en la Luna. [Video] [Transcripcción de la grabación]
"¡Vaya, vaya!", exclamó Scott. "El Sr. Galileo tenía razón".
Scott se refería a un famoso experiemento del siglo XVI. Según quién cuente la historia, se dice que Galileo Galilei dejó caer balas desde la parte más alta de la Torre Inclinada de Pisa o que hizo rodar las balas sobre planos inclinados en su casa. De cualquier forma, el resultado fue el mismo: Aunque las balas estaban hechas de diferentes materiales, todas llegaron al piso al mismo tiempo.
En la actualidad, a esto se lo conoce como el "Principio de Equivalencia". La gravedad acelera todos los objetos de igual manera, independientemente del valor de sus masas o de los materiales con los cuales están constituidos. A esto se lo considera una piedra angular de la física moderna.
Pero, ¿qué tal si el Principio de Equivalencia (EP, por su sigla en inglés) está equivocado?
Los experimentos de Galileo tenían una precisión de sólo el 1%, lo cual deja lugar a dudas. Desde entonces, algunos físicos escépticos han realizado experimentos para poner a prueba el EP. Los mejores límites modernos, basados, por ejemplo, en el cálculo con láser de la distancia Tierra-Luna, y destinados a medir la velocidad con la que dicho láser cae a la Tierra, muestran que el EP se mantiene dentro de un margen de unas pocas partes en un billón (1012). Esto es fantásticamente preciso; sin embargo, existe la posibilidad de que el Principio de Equivalencia pueda fallar en un nivel algo más imperceptible.
"Es una posibilidad que debemos investigar", dice el físico Clifford Will, de la Universidad de Washington, en St. Louis, Missouri. "Descubrir siquiera la más mínima diferencia de cómo actúa la gravedad en objetos de diferentes materiales tendría grandes implicancias".
De hecho, podría mostrar la primera evidencia sólida de la teoría de cuerdas. De manera elegante, la teoría de cuerdas presenta a las partículas fundamentales como diferentes tipos de vibración que pueden tener cuerdas infinitesimales, resolviendo de esta manera muchos problemas que persisten en la física moderna. Pero la teoría de cuerdas es muy controvertida, en parte porque la mayoría de sus predicciones son virtualmente imposibles de verificar con experimentos. Si no es posible poner algo a prueba, entonces no es ciencia.
El Principio de Equivalencia podría ofrecer una manera de poner a prueba la teoría de cuerdas.
"Algunas variantes de la teoría de cuerdas predicen la existencia de una fuerza muy débil que haría que la fuerza de gravedad fuera ligeramente distinta dependiendo de la composición del objeto sobre el que actuara", comenta Will. "Hallar una variación en la fuerza de gravedad para diferentes materiales no probaría inmediatamente que la teoría de cuerdas es correcta, pero proporcionaría una 'dosis' de evidencia a su favor".
Derecha: Pruebas modernas del Principio de Equivalencia. La figura está basada en un diagrama similar de un artículo de revisión de Physics World. [Más información]
Esta nueva faceta de la gravedad, si es que existe, sería tan asombrosamente débil que tratar de detectarla representa un gran reto. La gravedad en sí es una fuerza relativamente débil -es un billón de billones de billones (1036) de veces más débil que la fuerza electromagnética. Los físicos teóricos piensan que la nueva fuerza sería, al menos, 10 billones (1013) de veces más débil que la gravedad.
Así como el magnetismo actúa sobre objetos hechos de hierro pero no en aquellos de plástico, la nueva fuerza no afectaría a toda la materia de igual forma. La atracción de la fuerza variaría según el material con que esté hecho el objeto.
Por ejemplo, algunas versiones de la teoría de cuerdas sugieren que esta nueva fuerza interactuaría con la energía electromagnética del material. Dos átomos que tienen la misma masa pueden tener diferentes cantidades de energía electromagnética si, por ejemplo, uno de ellos tiene más protones, los cuales poseen carga eléctrica, mientras que el otro tiene más neutrones, que no poseen carga eléctrica. La gravedad tradicional atraería a ambos átomos de igual forma, pero si la gravedad incluye esta nueva fuerza, la atracción sobre estos dos átomos sería levemente distinta.
Hasta la fecha, ningún experimento ha detectado esta pequeña diferencia. Pero ahora tres grupos de científicos están proponiendo misiones espaciales que buscarían este efecto con una sensibilidad superior a cualquier otra que se haya registrado.
"Lo que se quiere hacer es tomar dos masas de prueba compuestas por diferentes materiales y buscar pequeñas diferencias en la velocidad a la que caen", comenta Will. "En la Tierra, un objeto solamente puede caer por un periodo muy corto antes de llegar al suelo. Pero un objeto en órbita está cayendo literalmente alrededor de la Tierra, de manera que puede caer continuamente por un largo tiempo". Las pequeñas diferencias en la atracción de la gravedad se acumularían con el tiempo, tal vez aumentando lo suficiente como para que se las pueda detectar.
Una misión de prueba, llamada Prueba Satelital del Principio de Equivalencia (STEP, por su sigla en inglés), está siendo desarrollada por la Universidad de Stanford y un grupo internacional de colaboradores. STEP sería capaz de detectar una desviación del Principio de Equivalencia de apenas una parte en un millón de billones (1018). Esto es 100.000 veces más sensible que las mejores mediciones disponibles en la actualidad.
En el diseño de STEP se usan cuatro pares de masas en lugar de solamente un par. La redundancia sirve para asegurar que cualquier diferencia detectada en la forma en que caen las masas es realmente causada por una violación del Principio de Equivalencia, y no por alguna otra perturbación o imperfección en los equipos.
"Al tratar de medir un efecto tan pequeño, es necesario eliminar tantas perturbaciones externas como sea posible", explica Will. En el diseño de STEP, las masas de prueba se ubican dentro de un gran tanque de helio líquido para aislarlas de fluctuaciones externas de temperatura y se las rodea con una armadura superconductora con el fin de protegerlas de interferencias eléctricas y magnéticas. Los microactivadores contrarrestan los efectos de arrastre atmosférico en la órbita del satélite, haciendo que la caída libre de las masas sea casi perfecta.
En este ambiente tan bien regulado, cada par de masas de prueba debe permanecer perfectamente alineado con los demás mientras caen alrededor de la Tierra —esto siempre y cuando el Principio de Equivalencia se cumpla. Pero si este nuevo componente de la gravedad realmente existe, una masa caerá a una velocidad levemente distinta de la de su compañera, de modo que el par irá perdiendo ligeramente la alineación con el paso del tiempo.
Actualmente, STEP se encuentra en fase de desarrollo. Además, investigadores franceses están desarrollando otro experimento satelital, el Microsatélite Adaptado para la Observación del Principio de Equivalencia (MICROSCOPE, por su sigla en francés), el cual planean lanzar en 2010. MICROSCOPE, tendrá dos pares de masas de prueba en lugar de cuatro y podrá detectar desviaciones del Principio de Equivalencia tan pequeñas como una parte en mil billones (1015).
El tercer experimento es el satélite italiano Galileo Galilei ("GG", su nombre corto), que trabajará de manera muy similar a STEP y a MICROSCOPE, excepto que utilizará sólo un par de masas de prueba. Para mejorar su precisión, el satélite Galileo Galilei girará alrededor de su propio eje central con una velocidad de 2 rotaciones por segundo. De esta forma, si se produjeran alteraciones en el satélite, éstas actuarán en todas direcciones de igual manera, cancelándose entre sí. El experimento debe ser capaz de lograr una sensibilidad de una parte en cien mil billones (1017).
Es difícil afirmar que alguna de estas misiones podrá detectar alguna violación del Principio de Equivalencia. Will comenta que espera que los experimentos no hallen ninguna desviación, en parte porque hallar alguna sería una gran revolución para la física moderna. La teoría de cuerdas propone un rango de predicciones acerca de qué tan fuerte sería esta nueva fuerza, entonces es posible que el efecto sea tan pequeño que no pueda ser detectado incluso con intrumentos espaciales como estos.
Aun si no se encontrará desviación alguna, esto sería de gran ayuda: descartaría ciertas variantes de la teoría de cuerdas, lo que conduciría a los físicos hacia la correcta "Teoría del Todo". Sin embargo, encontrar una desviación, por pequeña que sea, sería un gran paso.

Ráfaga de Metano

La NASA probó recientemente una novedosa turbina para cohetes propulsada por metano, la cual podría convertirse en la tecnología clave para futuras exploraciones del sistema solar externo.

Mayo 4, 2007: El 16 de enero de 2006, una deslumbrante llama de color azul atravesó las arenas del desierto de Mojave. En muchos aspectos, parecía una prueba habitual de una turbina para cohetes, pero en este caso fue diferente. Mientras que la mayoría de los cohetes de la NASA usan hidrógeno y oxígeno líquido, o bien compuestos químicos sólidos, como combustible, "esta vez estamos probando una turbina propulsada por metano", dice la encargada del proyecto, Terri Tramel, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (MSFC, por su sigla en inglés).
Haga clic sobre la imagen para ver una película del evento:

Arriba: Encendido de prueba de una turbina propulsada por LOX/metano, con un empuje de 3400 kg. Crédito de la imagen: Mike Massee/XCOR Aerospace. [Comunicado de Prensa] [Película]
La turbina principal, construida y probada por el equipo de contratistas de la NASA, Alliant Techsystems y XCOR Aerospace, aún se encuentra en fase de desarrollo y, por lo tanto, no está lista todavía para ser llevada al espacio. Pero si se logra demostrar que esta tecnología es viable, las turbinas como esta, propulsadas con metano, podrían finalmente ser cruciales para la exploración del espacio profundo.
El metano (CH4) que es, por cierto, el principal componente del gas natural, abunda en las zonas exteriores del sistema solar. Se lo puede recolectar de Marte, de Titán, de Júpiter y de muchos otros planetas y lunas. Al tener la fuente de combustible en el punto de destino, un cohete que despegase de la Tierra no tendría que llevar tanto combustible a bordo, lo cual reduciría los costos de la misión.
En cierto modo, es curioso que este gas inflamable nunca antes haya sido usado para propulsar naves espaciales. Pero ahora los científicos e ingenieros del Centro Marshall, del Centro de Investigaciones Glenn y del Centro Espacial Johnson, están creando turbinas propulsadas por LOX/metano como opción para el futuro. "Ya se están desarrollando varios proyectos, dentro de los cuales se incluye otra turbina 'rival' que utiliza LOX/metano, diseñado por KT Engineering", comenta Tramel.
"Este proyecto está financiado por el Programa de la NASA para el Desarrollo de Tecnologías para Exploración (Exploration Technology Development Program) y demuestra cómo las tecnologías en desarrollo destinadas a la exploración podrían algún día ayudar en futuras misiones científicas", dice Mark D. Klem, encargado del Proyecto de Desarrollo Avanzado de Propulsión y Criogenia (Propulsion and Cryogenics Advanced Development Project), en el Centro de Investigaciones Glenn.
"El metano tiene muchas ventajas", continúa Tramel. "La pregunta es, ¿por qué no habíamos hecho esto antes?"
Tenga en cuenta lo siguiente: el combustible de hidrógeno líquido que utiliza el transbordador espacial debe ser almacenado a una temperatura de -252.9°C, ¡apenas 20 grados por encima del cero absoluto! El metano líquido, por otro lado, puede ser almacenado a una temperatura mucho más elevada: -161.6°C. Esto significa que los tanques de combustible de metano no necesitarían tanto aislamiento, lo que los tornaría más livianos y, en consecuencia, su lanzamiento sería más económico. Además, los tanques podrían ser más pequeños porque el metano líquido es más denso que el hidrógeno líquido, lo cual, nuevamente, se traduciría en un ahorro de dinero y de peso.
El metano también obtiene buenas califaciones en relación con la seguridad de los seres humanos. Mientras que algunos combustibles para cohete son potencialmente tóxicos, "el metano es uno de los llamados propulsantes verdes", dice Tramel. "A diferencia de otros combustibles que se usan en muchos vehículos espaciales, no es necesario colocarse un traje HAZMAT para trabajar con metano".
Pero el mayor atractivo de este gas es que existe o que puede ser creado u obtenido directamente de los muchos mundos que la NASA podría visitar algún día, incluido Marte.
Aunque Marte no es rico en metano, dicho gas puede ser fabricado en este planeta por medio del proceso Sabatier: mezclar dióxido de carbono (CO2) con hidrógeno (H) y luego calentar esta mezcla para producir CH4 y H20 (metano y agua). La atmósfera marciana es una fuente abundante de dióxido de carbono y la cantidad de hidrógeno que se requiere para el proceso descrito es relativamente pequeña, por lo que se puede transportar desde la Tierra o incluso se puede obtener in situ del hielo de Marte.
Si se viaja más hacia el exterior del sistema solar, el metano es incluso más fácil de obtener. En la luna Titán, del planeta Saturno, literalmente llueve metano líquido. Titán está salpicado de lagos y ríos de metano y otros hidrocarburos, que podrían algún día servir como depósitos de combustible. Imagínelo: un cohete propulsado por metano podría transportar una sonda robótica que aterrizara en la superficie de Titán, tomara muestras gelógicas, recargara sus tanques de combustible y despegara nuevamente para traer las muestras de regreso a la Tierra. Ese tipo de misión de recolección de muestras del sistema solar externo nunca se ha intentado.
Arriba: Esta imagen de radar en colores falsos muestra lo que los investigadores creen que son lagos de metano líquido en Titán. Crédito de la imagen: NASA/ESA/Cassini. [Más información]
Las atmósferas de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno contienen metano, y Plutón tiene hielo de metano en su superficie. Nuevos tipos de misiones hacia estos mundos podrían ser posibles con cohetes propulsados por este gas.
Esta primera serie de pruebas del encendido de turbinas de 3400 kg. de empuje, llevada a cabo en el desierto, fue un éxito. Pero aún se deben superar algunos retos antes de que los cohetes propulsados por metano puedan estar listos para ser utilizados en una misión real. "Uno de los grandes problemas en relación con el metano tiene que ver con su capacidad de ignición", dice Tramel. Algunos combustibles para cohetes se encienden espontáneamente cuando se mezclan con un oxidante, pero el metano, en cambio, requiere de una fuente de encendido. Es posible que estas fuentes sean difíciles de hacer funcionar en el sistema solar externo, donde las temperaturas descienden hasta cientos de grados bajo cero. Tramel y sus colegas de los centros Marshall y Glenn están actualmente trabajando para asegurar que se pueda encender el metano de los cohetes de manera confiable bajo cualquier tipo de condición ambiental.
Estos desafíos podrán ser superados mediante el esfuerzo continuo de la NASA, afirma Tramel, quien cree que las turbinas que utilizan LOX/metano serán usadas en los cohetes del futuro. La llama azul en el desierto fue un hermoso primer paso.

Relámpagos Nocivos

Científicos de la NASA utilizan modernos satélites para investigar la producción de gases tóxicos durante las tormentas eléctricas.
Abril 27, 2007: Los relámpagos son mucho más que luz y ruido: son una poderosa fábrica química que afecta tanto la calidad del aire en el ámbito local como el clima en todo el planeta. Pero ¿cuán poderoso es el efecto? Los investigadores todavía no están seguros. Para poder contestar esta pregunta, están desarrollando una nueva técnica que les permita estimar lo que produce esta "fábrica".
Si tienen éxito, el método será aplicado al Rastreador de Relámpagos Geoestacionario (GLM, por su sigla en inglés), el cual será utilizado para monitorear el hemisferio occidental desde un satélite de nueva generación diseñado para realizar estudios meteorológicos, cuyo lanzamiento está programado para 2014.
Derecha: Relámpagos sobre los Alpes Suizos. Crédito y derechos de reproducción: Olivier Staiger.
"Los químicos dedicados a las ciencias atmosféricas están muy interesados en localizar los gases que producen los relámpagos, en particular los óxidos de nitrógeno (NOx)", explica William Koshak, un investigador de relámpagos del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA. Los NOx incluyen el óxido nítrico (NO), un contaminante ambiental tóxico producido por los motores de los automóviles y por las centrales de energía, y el dióxido de nitrógeno (NO2), un gas venenoso color marrón-rojizo que produce un olor muy fuerte.
"Sabemos que los relámpagos son la fuente más importante de NOx en la troposfera alta, que es donde ocurren los fenómenos climatológicos", continúa Koshak. "Los NOx tienen una influencia indirecta sobre nuestro clima porque controlan, de manera parcial, la concentración de ozono (O3) y de radicales hidroxilo (OH) en la atmósfera. El ozono es un gas de invernadero importante y los OH son moléculas muy reactivas que controlan la oxidación de varios gases de invernadero".
Mientras que es posible cuantificar los contaminantes producidos por los automóviles y por la industria, los relámpagos son "comodines" dentro de los modelos relacionados con la calidad del aire en el ámbito regional y en el clima global porque es difícil recrear fielmente ciertas características importantes de los relámpagos —por ejemplo, su energía y el producto termoquímico de los NOx generados por un rayo. De modo que todavía se desconoce la tasa de producción global de NOx generados por los relámpagos, su valor oscila entre 2 y 20 teragramos por año (1 teragramo= 1 billón de gramos).
Abajo: La distribución de la caída de relámpagos. Cada relámpago produce una pequeña ráfaga de NOx que es insignificante pero que, sumada a las demás, puede llegar a reunir aproximadamente 20 billones de gramos por año, cuando se toma en consideración la cantidad acumulada en todo el mundo.

"Afortunadamente, las mediciones relacionadas con la química de la atmósfera, realizadas en el espacio utilizando el satélite Aura, de la NASA, permiten delimitar desde lo general la química del planeta y los modelos del clima", dice Koshak. "Con estos nuevos límites, el mejor cálculo que se ha podido efectuar hasta la fecha es un valor cercano a los 6 teragramos por año. Sin embargo, antes de poder confiar en estas estimaciones, tenemos que seguir trabajando para mejorar los modelos que simulan los relámpagos y otros procesos químicos".
Con el propósito de entender mejor la energía del relámpago —la cual constituye un parámetro fundamental en la producción de NOx— Koshak y sus colegas están utilizando datos proporcionados por el Sensor de Imágenes de Relámpagos (LIS, según su sigla en idioma inglés), abordo del satélite de la Misión para la Medición de Lluvias Tropicales (TRMM, en idioma inglés), y dos conjuntos de intrumentos en la Tierra, ubicados en el Centro Espacial Kennedy, de la NASA, en Florida. LIS es una cámara especial que utiliza un filtro espectral muy angosto, además de otras técnicas, para detectar las emisiones ópticas de los relámpagos, tanto durante el día como durante la noche. El filtro está centralizado en aproximadamente 777,4 nm, justo por debajo del límite del rojo profundo que puede detectar el ojo humano.
Los resultados de este estudio serán dados a conocer bajo el título Recuperación de la Carga de un Relámpago: reducción dimensional, límites LDAR y primera comparación con datos proporcionados por el satélite LIS (Lightning charge retrieval: dimensional reduction, LDAR constraints, and a first comparison with LIS satellite data). Este trabajo ha sido aceptado recientemente para su publicación en la Revista de Tecnología Atmosférica y Oceá

nica de la Sociedad Estadounidense de Meteorología (Journal of Atmospheric & Oceanic Technology of the American Meteorological Society). Sus co-autores son E. Philip Krider, Natalie Murray y Dennis Boccippio.
Derecha: Koshak y sus colegas utilizan los datos recolectados por el Sensor de Imágenes de Relámpagos (LIS), abordo del satélite de la Misión para la Medición de Lluvias Tropicales (TRMM), con el propósito de estudiar la producción de NOx de los relámpagos. [

TRMM] [LIS]
"La idea es investigar qué correlación puede existir entre las características ópticas de los relámpagos observados por LIS y las mediciones efectuadas en la Tierra, en el Centro Espacial Kennedy. Los sensores ubicados en nuestro planeta nos permiten explorar el interior de las nubes de tormenta para determinar la geometría de los canales de los relámpagos, las cargas que depositan los relámpagos y su energía. La clave es ver si las mediciones ópticas logradas desde el espacio pueden estar relacionadas con las cifras de la energía de los relámpagos calculadas con los equipos en la Tierra. Si esto fuera posible, se podrían usar sensores ubicados en el espacio para recuperar, de manera remota, la energía de un relámpago en una región más extensa del planeta", dice Koshak.
"Es una tarea extraordinaria y estos son sólo los datos preliminares", dice Koshak, refiriéndose al trabajo que será publicado próximamente. Una nube es un medio muy variable y, por lo tanto, dispersa la luz emitida por un relámpago de manera compleja. Los relámpagos repletos de energía, sumergidos en las profundidades de una nube de tormenta "ópticamente densa", podrían parecer relativamente tenues para un sensor ubicado en el espacio. Por otro lado, los relámpagos de escasa energía que tengan lugar cerca de la cima de una nube podrián parecer relativamente brillantes. Todas estas complejidades deben ser esclarecidas; éste es asunto intrincado.
En última instancia, lo que pretende Koshak es proveer una técnica que permita la utilización de datos del GLM para estimar el contenido de energía de los relámpagos. "En la práctica, lo haremos de manera estadística. Nos gustaría brindar a los científicos que recrean modelos de la química de la atmósfera una función realista de la distribución de la probabilidad relacionada con la energía de un relámpago para que puedan incorporarla a sus modelos y, de esta forma, lograr una mejor simulación de un relámpago (ya sea en la Tierra o en una nube)".
A partir de esto, los científicos comenzarán a comprender mejor los detalles relacionados con la producción global de uno de los contaminantes atmosféricos clave para el clima y la calidad del aire en el planeta.

Fantástico Sobrevuelo de Júpiter

Durante su paso por Júpiter, la nave espacial Nuevos Horizontes obtuvo datos e imágenes cuya belleza e importancia no tienen precedentes.

Mayo 1, 2007: La NASA dio a conocer una serie de impresionantes imágenes de Júpiter y sus lunas, tomadas por la sonda espacial Nuevos Horizontes (New Horizons). La serie de imágenes incluye una película de una erupción volcánica en la luna Io, del planeta Júpiter, así como también una toma nocturna de auroras y lava en Io, una fotografía en colores de la "Pequeña Mancha Roja" agitándose en las bandas nubosas superiores del planeta gigante, imágenes de pequeñas lunas amontonando polvo y rocas a través de los tenues anillos de Júpiter —y mucho más: Visite la galería completa.
"Estaremos analizando estos datos durante meses", dice Alan Stern, el Administrador Asociado del Directorio de la Misión e Investigador Principal del proyecto Nuevos Horizontes, en las oficinas centrales de la NASA. "Hemos obtenido un conjunto espectacular de productos científicos, así como también evocadoras imágenes".
Derecha: La luna Europa saliendo sobre el horizonte nuboso de Júpiter. Esta es una de las fotografías del conjunto de imágenes del sistema joviano que obtuvo la sonda espacial Nuevos Horizontes. En particular, estas imágenes fueron tomadas para propósitos artísticos, más que con fines científicos. [Más información]
El 28 de febrero, la nave Nuevos Horizontes pasó a 2.300 millones de kilómetros (1.400 millones de millas) de Júpiter, en una maniobra de asistencia gravitacional que tuvo el propósito de reducir en alrededor de tres años el tiempo total de viaje hasta Plutón. Durante varias semanas, antes y después de su mayor acercamiento, la nave robot, del tamaño de un piano, enfocó sus siete cámaras y sensores hacia Júpiter y hacia sus cuatro lunas más grandes; de este modo, registró datos de aproximadamente 700 observaciones en sus grabadoras digitales y envió esta información, de manera gradual, nuevamente hacia la Tierra. Hasta el momento, se ha recibido alrededor del 70 por ciento de un total de 34 gigabits de datos, transmitidos mediante las más poderosas antenas de NASA a través de un total de más de 970 millones de kilómetros (600 millones de millas).
Esta actividad confirmó el exitoso funcionamiento de los instrumentos y del software operativo que la nave utilizará en Plutón. "Además de preparar el terreno para nuestra llegada a Plutón, en 2015, el sobrevuelo de Júpiter fue una prueba de esfuerzo para nuestra nave y para nuestro equipo de trabajo, y ambos pasaron esta prueba con las mejores calificaciones", añade Stern.
Uno de los momentos más memorables del sobrevuelo fue cuando se logró el primer plano de la Pequeña Mancha Roja en colores:

Arriba: La "Pequeña Mancha Roja" de Júpiter. Crédito: Nuevos Horizontes. [ Más información]
Esta tormenta mide casi la mitad del tamaño de la Gran Mancha Roja de Júpiter y representa aproximadamente el 70 por ciento del diámetro de la Tierra. Se formó a finales de la década de 1990, cuando tres tormentas más pequeñas chocaron y se unieron. La tormenta combinada fue de color blancuzco al principio, pero hace poco más de un año comenzó a tornarse roja. Usando datos proporcionados por la nave Nuevos Horizontes, los científicos podrán buscar pistas sobre cómo se forman y por qué cambian de color estos grandes sistemas de tormentas.
"Esta es la mejor vista que se ha obtenido de las primeras etapas de una tormenta de esta índole", dijo Hal Weaver, científico del proyecto Nuevos Horizontes del Laboratorio de Física Aplicada (APL, por su sigla en inglés) de la Universidad Johns Hopkins, en Laurel, Maryland. El APL construyó, y actualmente opera, la sonda Nuevos Horizontes.
Desde varios ángulos y tipos de iluminación, la nave Nuevos Horizontes también obtuvo las imágenes más nítidas que se han logrado del sistema de los tenues anillos jovianos. En ellas, los científicos descubrieron una serie de inesperados arcos y grumos de polvo, que indican el reciente impacto de un objeto pequeño contra los anillos.
Derecha: Bandas muy bien definidas de material compuesto por rocas de tamaños que varían desde gravillas hasta cantos en los anillos de Júpiter, oscuros como el carbón. Crédito: Nuevos Horizontes. [Más información]
Las películas filmadas por la nave Nuevos Horizontes también permitieron lograr vistas inéditas de la dinámica de los anillos de Júpiter, con las pequeñas lunas interiores Metis y Adrastea, que parecen amontonar el material alrededor de los anillos. (Descienda hasta la mitad de esta página de internet para ver las películas).
"Estamos comenzando a ver que los anillos pueden evolucionar rápidamente, con cambios que se han podido detectar durante semanas y meses", dijo Jeff Moore, del equipo científico a cargo del encuentro de la nave Nuevos Horizontes con Júpiter, que trabaja en el Centro de Investigaciones Ames de la NASA, en Moffett Field, California. "Hemos visto fenómenos similares en los anillos de Saturno".
De las cuatro lunas más grandes de Júpiter, el equipo enfocó su atención en la volcánica Io, el cuerpo con más actividad geológica del sistema solar. Las cámaras de la nave Nuevos Horizontes capturaron depósitos de hirviente y brillante lava, esparcidos por toda la superficie de la luna, docenas de pequeñas manchas brillantes de gas y varias vistas fortuitas de un penacho de polvo con forma de sombrilla, iluminado por la luz del Sol, que se elevó desde el volcán Tvashtar aproximadamente 330 kilómetros hacia el espacio. Son las mejores imágenes que se han logrado hasta ahora de una erupción gigante en la torturada luna.

Arriba: Io de noche. En la imagen se pueden apreciar los puntos volcánicos calientes y un brillo auroral, producido como radiación intensa, cuando la magnetosfera joviana bombardea la atmósfera de Io. Crédito: Nuevos Horizontes. [Más información]
La sincronización y la posición de la trayectoria de la nave espacial permitieron también espiar muchas de los misteriosas depresiones circulares talladas en la luna helada Europa. Los datos sobre el tamaño, la profundidad y la distribución de estas depresiones, descubiertos por la misión Galileo durante su viaje en órbita alrededor de Júpiter, ayudarán a los científicos a determinar el espesor de la capa de hielo que cubre el océano de Europa.
Nuevos Horizontes es, hasta el momento, la nave espacial más veloz que se ha lanzado hacia el espacio; llegó a Júpiter en 13 meses, luego de despegar de la estación de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en Cabo Cañaveral, Florida, en enero de 2006. El sobrevuelo aceleró la nave 15.000 kilómetros más por hora, lo cual le permitió alcanzar una velocidad total superior a los 80.000 kilómetros por hora, y asimismo posibilitó planificar la llegada a Plutón para julio de 2015.
Derecha: El volcán Tvashtar en Io. Haga clic aquí para ver una película en dos cuadros del penacho en acción. [ Más información]
La cantidad de observaciones de Júpiter resultó ser, de hecho, el doble de las que se planearon hacer en Plutón. La nave Nuevos Horizontes realizó la mayoría de estas observaciones durante el máximo acercamiento al planeta, el cual fue guiado mediante más de 40.000 comandos independientes desde la computadora ubicada a bordo de la nave.
"Podemos realizar simulaciones y tomar imágenes de prueba de estrellas, y de este modo podemos saber que las cosas probablemente funcionarán bien al llegar a Plutón", dijo John Spencer, subdirector del equipo científico a cargo del encuentro de la nave Nuevos Horizontes con Júpiter, en el Southwest Research Institute (Instituto de Investigaciones del Suroeste), en Boulder, Colorado. "Pero el hecho de tener un planeta para observar y muchos datos para trabajar nos dice que la nave espacial y su equipo pueden hacer todas estas cosas tan fabulosas. Sin este sobrevuelo de Júpiter, que nos permitió optimizar el sistema y dejar volar nuestra imaginación, no hubiera sido posible explorar todas las capacidades de la nave".
Y habrá más: la nave Nuevos Horizontes realizará un vuelo sin precedentes por la larga cola magnética de Júpiter, donde analizará la intensidad de partículas cargadas por la energía solar, que fluyen a cientos de millones de kilómetros más allá del planeta gigante. ¡Manténgase informado!

Eclipse de un Agujero Negro

Astrónomos pudieron medir el tamaño de un agujero negro en una galaxia lejana cuando, fortuitamente, éste fue eclipsado por una nube de gas.

Abril 12, 2007: El Observatorio de Rayos X Chandra, de la NASA, ha observado un sorprendente eclipse de un agujero negro súper masivo, lo que permitió medir por primera vez un disco de materia caliente que describe remolinos alrededor del agujero.
El agujero negro súper masivo se localiza en NGC 1365, una galaxia espiral ubicada a 60 millones de años luz de la Tierra. Esta galaxia contiene lo que se denomina un núcleo activo galáctico o NAG (Active Galactic Nucleus o AGN, en idioma inglés). Los científicos consideran que un agujero negro en el centro de un NAG es alimentado por un flujo constante de materia, proveniente de un disco que lo rodea. La materia pronta a caer en un agujero negro se calentaría millones de grados antes de pasar sobre el horizonte de eventos, o punto sin retorno. La materia del disco súper calentado produce un brillo intenso en la región de rayos X del espectro electromagnético y es por ello que el telescopio Chandra puede observarlo.
Derecha: El eclipse del agujero negro se produjo en el centro de esta galaxia espiral barrada, NGC 1365. [Más Información]
El disco gaseoso que rodea al agujero negro central en NGC 1365 es demasiado pequeño como para que se pueda observar directamente con un telescopio (lo que en astronomía se denomina resolver un objeto). Sin embargo, el disco fue eclipsado por el paso de una nube. Gracias a esto, los científicos pudieron calcular el diámetro del disco registrando el tiempo que transcurrió desde que el disco ingresó al eclipse hasta que salió de él.
"Durante años hemos trabajado arduamente para confirmar el tamaño de esta estructura de rayos X", dijo Guido Risaliti, quien pertenece al Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (cuya sigla en idioma inglés es: CfA), en Cambridge, Massachusetts, y al Instituto Italiano de Astronomía (INAF, en idioma italiano). "Un eclipse fortuito nos permitió llevar a cabo este gran avance".
El equipo del Chandra midió directamente el diámetro de la fuente de rayos X: aproximadamente siete veces la distancia entre el Sol y la Tierra, o 7 UA (unidades astronómicas). A modo de comparación, si ese disco estuviera ubicado en nuestro propio sistema solar, devoraría todos los planetas localizados entre el Sol y Marte, junto con la mayor parte del cinturón de asteroides.

Arriba: Concepto artístico del Observatorio Chandra (sin escala) en el momento en el cual observa el eclipse del agujero negro. [Más información]
De acuerdo con estas mediciones, la fuente de rayos X es aproximadamente 2.000 millones de veces más pequeña que la galaxia "anfitriona", NGC 1365, y es apenas unas 10 veces más grande que el tamaño estimado del horizonte de eventos del agujero negro. Esto concuerda con las predicciones teóricas.
"Gracias a este eclipse, pudimos efectuar mediciones mucho más cerca del borde de este agujero negro que lo que nadie ha podido hacerlo con anterioridad", expresó el coautor Martin Elvis, del CfA. "Esta materia tan cercana al agujero probablemente atravesará el horizonte de eventos y desaparecerá del universo en aproximadamente cien años, lo que en términos cósmicos representa un abrir y cerrar de ojos".
Además de medir el tamaño de este disco de materia, Risaliti y sus colegas también pudieron calcular la ubicación de la densa nube gaseosa que eclipsó la fuente de rayos X y el centro del agujero negro. Los datos proporcionados por el Observatorio Chandra muestran que esta nube está ubicada a un centésimo de año luz desde el horizonte de eventos del agujero negro (mucho más cerca de lo que cualquiera esperaba). De manera que esto es algo enigmático.
"Los NAG se encuentran entre los objetos más brillantes del cosmos y constituyen una poderosa evidencia de la historia del inicio del universo. Es esencial que entendamos su estructura básica", expresó Risaliti. "Pero todavía tenemos trabajo por hacer para entender a estos monstruos".

Los Primeros Pasos Hacia Marte

Una serie de experimentos llevados a cabo a bordo de la Estación Espacial Internacional permiten entender ciertas dificultades que podría presentar un futuro viaje a Marte.

Se desconoce el lugar del aterrizaje. Los vehículos espaciales aún son sólo bosquejos en una pizarra. Incluso, algunos de los astronautas todavía no han nacido.
Pero todo eso no importa. El viaje de la NASA hacia Marte ya ha comenzado.
Los primeros pasos se están dando a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI). "Los astronautas permanecen en la estación por intervalos de seis meses", dice el doctor Clarence Sams, el científico que dirige el Proyecto Médico a bordo de la EEI, en el Centro Espacial Johnson (JSC, en idioma inglés), de la NASA. "Ese período coincide aproximadamente con el tiempo que toma llegar a Marte. No podemos simular todos los aspectos de un viaje de 50 millones de millas hasta Marte", agrega Sams, "pero existen muchas preguntas que podemos responder si hacemos estudios desde la órbita baja en la que se encuentra la EEI alrededor de la Tierra".

Derecha: Concepto artístico de los seres humanos en Marte. Crédito: Pat Rawlings/SAIC y NASA. [Más información]
Por ejemplo, ¿qué sucede con los alimentos y los medicamentos expuestos a más de seis meses de travesía espacial?Curiosamente, los alimentos, en órbita, parecen perder parte de su valor nutritivo. Las pruebas realizadas a los astronautas, después de los vuelos, demuestran que "los marcadores del estado nutricional, en sangre y orina, no alcanzaron los niveles esperados de nutrientes en los alimentos espaciales", informa el doctor Scott Smith, jefe del Laboratorio de Bioquímica Nutricional del JSC. Además, los investigadores del Laboratorio Farmacoterapéutico del JSC observaron que ciertos medicamentos que habían estado en órbita habían perdido su potencia.
Este podría ser un signo de la actividad que desarrolla la radiación: en ciertas ocasiones, las partículas de radiación espacial de alta velocidad impactan contra las moléculas de los nutrientes o de los medicamentos y es probable que las dañen y eviten, de ese modo, que funcionen de manera correcta. Sin embargo, hasta el momento, esto es una especulación. Según los investigadores, todavía se desconoce tanto la causa de la descomposición de los alimentos y de los medicamentos como la magnitud de dicha descomposición.
"Podría suceder que tengamos que idear un plan para proteger nuestras provisiones", continúa Sams. "¿Con qué velocidad se degradan los alimentos y los medicamentos? ¿Tendremos que colocar las provisiones en un área protegida contra la radiación durante todo el viaje?"
Con el propósito de ayudar a responder estas preguntas, a bordo de la EEI se está llevando a cabo un experimento denominado Estabilidad de los Compuestos Farmacoterapéuticos y Nutricionales, en el cual se colocan en la estación espacial tres grupos idénticos de alimentos y medicamentos. Uno de estos grupos será traído nuevamente a la Tierra después de 6 meses de permanecer en el espacio; el segundo, luego de 12 meses y el tercero, después de 18 meses. De ese modo, los principales investigadores del proyecto en el JSC, Scott M. Smith y Lakshmi Putcha, pueden calcular la velocidad con que los alimentos y las medicinas pierden potencia. Esta información es importante porque dichos elementos deben sobrevivir no solamente al viaje de seis meses hacia Marte sino también a los 3 años que dura una misión a este planeta. Los tiempos de exposición podrían ser incluso más prolongados si quienes planifican la misión deciden enviar a Marte cápsulas rellenas de alimentos y de medicamentos antes de que la tripulación abandone la Tierra.
Arriba: La Estación Espacial Internacional. [Más información]
Mientras la tripulación se encuentra a bordo de la EEI, se realizan otros experimentos en los cuales se examina a cada miembro del grupo a través de la toma de muestras de saliva y de orina y también por medio de ecografías. "Ya existe una gran cantidad de datos obtenidos de los vuelos espaciales y de estudios similares pero es necesario remarcar que muchas mediciones efectuadas en el pasado fueron realizadas antes y después de los vuelos. Nosotros necesitamos saber qué sucede en el medio, durante la misión", explica Sams.
Por ejemplo, bien se sabe que las personas pierden masa ósea y muscular en condiciones de ingravidez. Pero los científicos aún desconocen cómo progresa esa pérdida mientras un astronauta se encuentra en el espacio. ¿Existe una pérdida inicial, rápida, a medida que el cuerpo se adapta para vivir en el espacio, a la cual le sigue un período de estancamiento? ¿O se trata de un deterioro regular, incesante? Cuando se planifica estar fuera de la gravedad de la Tierra durante 3 años o más, estas preguntas se tornan importantes.
Otros interrogantes (tales como: de qué manera reacciona el cuerpo a la gravedad parcial de la Luna o de Marte) tendrán que esperar hasta que la NASA envíe astronautas nuevamente a la Luna, en la próxima década. Mientras tanto, afirma Sams, la EEI es un excelente lugar para dar los primeros pasos.

Nuevos Fenómenos en el Sol

Imágenes recientes del observatorio espacial Hinode revelan una inesperada actividad en la cromosfera solar.

Marzo 21, 2007: Esto es suficiente para hacerlo saltar de su asiento: Un vórtice magnético —casi tan grande como la Tierra— atraviesa el monitor de su computadora a toda velocidad, retorciéndose y doblándose para luego estallar bajo la forma de una potente llamarada solar. La nave espacial japonesa Hinode registró un estallido similar el 12 de enero de 2007.

Arriba: Una llamarada en la cromosfera solar, registrada por la nave espacial Hinode, de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA), el 12 de enero de 2007.
"Apenas me contuve para no saltar de mi asiento", dice John Davis, experto en física solar del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center), de la NASA.
Davis es el investigador principal del proyecto Hinode —cuyo nombre en idioma japonés significa ‘amanecer’— auspiciado por la NASA. La nave espacial fue lanzada en septiembre de 2006 desde el Centro Espacial Uchinoura, en Japón. La misión tiene como propósito estudiar las manchas y las llamaradas solares. El Telescopio Óptico Solar de Hinode, al cual algunos astrónomos llaman "el Hubble del Sol", produce imágenes extremadamente claras, con una resolución de 0,2 segundos de arco.(A modo de comparación: 0,2 segundos de arco representan un ángulo muy pequeño, aproximadamente del mismo grosor que tiene un cabello humano visto desde una distancia de 100 metros.) "En la actualidad, grabamos videos como este todo el tiempo", afirma Davis.
Las imágenes de este video en particular son fabulosas, pero lo que resulta aún más impresionante, señala Davis, es el lugar donde se desarrolla la acción —la cromosfera del Sol. "Solíamos pensar que la cromosfera del Sol era un sitio en donde no ocurría prácticamente nada, pero Hinode está acabando con esas ideas equivocadas".
El término cromosfera significa ‘esfera de color’. Los astrónomos del siglo 19 utilizaron ese nombre para referirse a la franja angosta y extremadamente roja de la atmósfera solar que veían asomarse por detrás de la silueta lunar durante los eclipses de Sol. El color proviene de la abundante cantidad de hidrógeno que hay en la cromosfera, la cual emite luz a una longitud de onda de 6563 angstroms, también conocida como luz de "hidrógeno alfa". El telescopio de la nave espacial Hinode está equipado con filtros ajustados para detectar específicamente este color.
Derecha: La cromosfera solar como la veían los astrónomos del siglo 19 durante un eclipse solar. Crédito de la fotografía: Vic y Jen Winter. [Más Información]
La vista desde el espacio es realmente impresionante. La cromosfera se asemeja a una gruesa alfombra cuyos ‘hilos de magnetismo’ sobresalen en forman de arco desde la superficie. Las imágenes tomadas por la nave espacial Hinode muestran el balanceo de estas fibras, movimiento que parece provocado por una suave brisa. Pero no hay nada suave, sin embargo, en la manera en que estas espículas salen disparadas desde la fotosfera hacia la cromosfera. "Son chorros de gas del tamaño del estado de Texas'', explica Davis. ''Se levantan y vuelven a caer a intervalos de 10 minutos".
Y luego se producen las explosiones. "El hecho de que Hinode pueda observar las llamaradas solares que tienen lugar en la cromosfera es muy importante", dice Davis.
El origen de las llamaradas solares es un misterio. Hace mucho tiempo que los investigadores saben que las llamaradas se desarrollan debido a las inestabilidades magnéticas que se producen cerca de las manchas solares. Sin embargo, y a pesar de que las manchas solares han sido tema de estudio durante siglos, todavía nadie ha podido predecir el momento exacto en el cual se producirá una llamarada. Esto representa un problema para la NASA porque los astronautas, durante su estadía en el espacio, son vulnerables a la intensa radiación y a las partículas de alta energía ocasionadas por estas explosiones. Un sistema preciso para realizar pronósticos podría salvar la vida de estos exploradores del espacio.
Quizás la nave espacial Hinode esté apuntando hacia la zona correcta donde nacen las llamaradas. Si así fuera, "podría enseñarnos cómo es el mecanismo de las llamaradas y esto podría mejorar nuestra capacidad para predecirlas".
Mientras tanto, sujétese bien a su asiento y disfrute del espectáculo.

Disparando Canicas a 26.000 Kilómetros por Hora

Usando una poderosa pistola vertical, científicos de la NASA simulan el impacto de meteoroides contra la Luna.

Marzo 14, 2007: El científico Bill Cooke, de la NASA, está disparando canicas y jugando al "círculo". El premio no serán las canicas de otro jugador, sino conocimiento que contribuirá a la seguridad de los astronautas cuando Estados Unidos regrese a la Luna, la próxima década.
Cooke está disparando "proyectiles" de un cuarto de pulgada (aproximadamente 0,64 cm) -hechos de vidrio refractario tipo Pyrex, para ser exactos- hacia el suelo, no hacia otras canicas. Y tiene que utilizar una nueva canica en cada vuelta porque cada tiro, a una velocidad de 26.000 km/h (16.000 mph) ó, lo que es igual, a 7 km/s, destruye dicha canica.
Derecha: El fin de un "proyectil". Esta es una fotografía real de una canica de vidrio refractario tipo Pyrex cuando explota al impactar durante un experimento realizado en el Campo de Tiro para la Pistola Vertical del Centro de Investigaciones Ames (Ames Vertical Gun Range) de la NASA. Crédito de la fotografía: Peter Schultz, Universidad de Brown, y NASA.
"Estamos simulando impactos de meteoroides contra la superficie lunar", explica. Cooke y otros científicos del Grupo de Investigación de Ambientes Espaciales (Space Environments Group), en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA, han grabado eventos genuinos muchas veces. Sus telescopios detectan explosiones en la Luna de forma rutinaria, cuando se producen impactos de meteoroides contra la superficie de nuestro satélite.
Un destello típico proviene de "un meteoroide del tamaño de una pelota de softball que se estrella contra la Luna a una velocidad de 27 km/s y que explota con la energía de un trozo de dinamita de 70 kg".
"Pero cuidado", dice Cooke, "estas mediciones están basadas en un destello de luz a 400.000 km de distancia. Nuestros cálculos de velocidad, masa y energía son muy inciertos. Nos gustaría confirmar estas cifras".
Y aquí es donde entran en juego las canicas....
Cooke está usando el Campo de Tiro para la Pistola Vertical del Centro de Investigaciones Ames (Ames Vertical Gun Range), de la NASA, ubicado en Mountain View, California, para disparar canicas contra suelo lunar simulado. Los disparos le permiten calibrar lo que él ve en la Luna. Su trabajo se lleva a cabo con fondos de la Oficina de Seguridad y Aseguramiento de Misiones (Office of Safety and Mission Assurance) de la NASA.
"Medimos el destello de tal manera que podamos averiguar qué cantidad de la energía cinética del impacto se convierte en luz", explicó. "Una vez que conocemos esta eficiencia lumínica, como nosotros la llamamos, podemos aplicarla en el contexto de los meteoroides reales cuando impactan contra la Luna". Contamos con cámaras de alta velocidad y un fotómetro (un dispositivo que mide la intensidad de la luz) para grabar los resultados.
El Campo de Tiro para la Pistola Vertical del Centro de Investigaciones Ames fue construido en la década de 1960 con el propósito de apoyar el proyecto Apolo, la primera serie estadounidense de misiones a la Luna con tripulación humana. La pistola vertical del Centro de Investigaciones Ames puede disparar materiales diversos y de diferentes formas, incluso cúmulos de partículas, a velocidades que varían entre 0,5 y 7 km/s. Generalmente, se provoca el vacío de la cámara donde se encuentra el blanco, la cual se puede rellenar de manera parcial para simular atmósferas en otros mundos, o bien en cometas.

Arriba: Un cráter de 30 cm de diámetro y polvo esparcido es todo lo que quedó luego de un tiro de prueba realizado con la Pistola Vertical del Centro de Investigaciones Ames. Crédito de la fotografía: NASA. [Imagen ampliada]
Otro dato igualmente importante: es posible inclinar el cañón de la pistola para simular impactos a siete ángulos diferentes, desde una posición vertical hasta una posición horizontal, ya que los meteoros rara vez caen al suelo en forma recta. La canica se dispara con pólvora negra y válvulas especiales capturan los gases de escape para que no dispersen el material del cráter de impacto.
Los experimentos de Cooke se están llevando a cabo en dos etapas. En una primera serie de 12 tiros, realizada en octubre de 2006, se dispararon bolas de vidrio tipo Pyrex sobre polvo de piedra pómez (una clase de roca volcánica), a una velocidad de hasta 7 km/s. Para la siguiente serie de experimentos se utilizará un sucedáneo de polvo lunar de tipo JSC-1a, una de las "falsificaciones auténticas" desarrolladas a partir de materiales terrestres para imitar las características del suelo lunar.
Conocer la velocidad y la masa del proyectil permitirá a Cooke medir la intensidad del destello y estimar la energía de los meteoroides, del tamaño de pelotas de softball, que chocan contra la Luna a velocidades de hasta 72 km/s, más de seis veces la velocidad que se logra con la pistola del Centro de Investigaciones Ames. Pero la eficiencia lumínica es sólo una parte del tema. Una gran cantidad de la energía del impacto se consume en pulverizar y derretir el proyectil —lo que constituye la razón principal por la cual se utiliza vidrio en vez de metal— y en esparcir los residuos en todas direcciones.

Derecha: El Campo de Tiro para la Pistola Vertical del Centro de Investigaciones Ames. Crédito de la fotografía: NASA [Imagen ampliada]
"El material expulsado del lugar del impacto puede viajar cientos de kilómetros", continuó Cooke. "Necesitamos saber más sobre este tema, si vamos a vivir en la superficie de la Luna por períodos de varios meses". Debido a que, virtualmente, la Luna no tiene atmósfera que frene las partículas que vuelan, éstas aterrizan con la misma velocidad con la que fueron expulsadas del sitio donde se produjo el impacto.
De manera que usted podría esquivar una bala, pero sin embargo podría ser alcanzado por una esquirla. Y la pregunta es: ¿qué es más probable: que las esquirlas esparcidas por el horizonte hieran su tobillo, o que una partícula disparada con una trayectoria balística muy alta caiga sobre su cabeza?
Para evaluar ese peligro, Cooke medirá la velocidad y la dirección de las partículas secundarias por medio de la técnica de "hoja láser" (sheet-laser technique, en idioma inglés). En esta técnica, una serie de lentes y espejos dispersan un rayo láser hasta convertirlo en hojas de luz delgadas como un papel, de modo que las partículas que salen volando son iluminadas brevemente varias veces. Las trazas de luz resultantes indican el tamaño, la dirección y la velocidad de las partículas residuales que abandonan el sitio donde se produjo el impacto.
Esta técnica requiere un exhaustivo análisis de las imágenes, pero es más clara y más precisa que la antigua técnica, en la que se colgaban hojas de aluminio en la cámara de impactos y se contaban los agujeros que se formaban en ellas.
Las respuestas ayudarán a determinar el tipo de protección para los seres humanos con la que deberán contar los vehículos de exploración allí donde todos los días se juega a las canicas.

¡No es una Broma! - ¡El "Laboratorio en un Microprocesador" Funciona!

A bordo de la Estación Espacial Internacional, los astronautas realizaron exitosas pruebas utilizando un laboratorio portátil.

Abril 6, 2007: "¡Qué gran alivio!", dice Norman Wainwright, de los Laboratorios Charles River, en Charleston, Carolina del Sur. "Todo el equipo técnico estaba encantado de que funcionara tan bien".
Wainwright habla de un laboratorio biológico en miniatura que recientemente fue puesto a prueba, por primera vez, a bordo de la Estación Espacial Internacional (EEI). El mini-laboratorio se conoce por la sigla LOCAD-PTS, que refiere al nombre del proyecto en idioma inglés: Lab-On-a-Chip Applications Development — Portable Test System (Sistema Portátil de Prueba y Desarrollo de Aplicaciones de Laboratorio en un Microprocesador), y detecta la presencia de bacterias o de hongos en la superficie de las naves espaciales con mucha mayor rapidez que los métodos de cultivo convencionales.
"La capacidad para monitorear microorganismos sería particularmente importante en viajes espaciales largos, no sólo para controlar la salud de los astronautas sino también para monitorear materiales electrónicos y estructurales, a los cuales determinados hongos y bacterias pueden provocar corrosión o daños de otra índole", manifiesta Wainwright, el investigador principal del experimento. El instrumento LOCAD-PTS está diseñado para que "los astronautas puedan realizar los análisis a bordo, sin necesidad de regresar las muestras a laboratorios en la Tierra".
El dispositivo fue lanzado el 9 de diciembre último a bordo del transbordador espacial Discovery, y posteriormente fue colocado a bordo de la EEI, donde quedó almacenado hasta la fecha programada para la experimentación: el sábado 31 de marzo por la noche, hora del Centro Marshall para Vuelos Espaciales. (¡Recuerde esa hora!)
La astronauta Sunita "Suni" Williams abrió el bolso que contenía el instrumento, armó el LOCAD-PTS y luego realizó seis lecturas. "Las dos primeras eran controles para demostrar que el instrumento estaba funcionando correctamente", explica Jake Maule, el científico del proyecto del LOCAD-PTS, en el Instituto Carnegie de Washington. "En primer lugar, ella limpió la palma de su mano, con la cual había tocado las barandillas y otras superficies que normalmente se manejan con las manos y que deberían tener grandes cantidades de bacterias y, en efecto, obtuvimos una lectura muy positiva", continúa. "Posteriormente, Williams tomó muestras de agua ultra limpia del instrumento que se utiliza para humedecer las muestras con el objetivo de verificar si el agua estaba realmente limpia y, en efecto, obtuvimos una lectura significativamente negativa".
Luego, con el fin de efectuar una comparación, Williams escogió un panel de pared, en el Nodo 1 de la EEI, y lo puso a prueba utilizando el instrumento LOCAD-PTS y un método de cultivo convencional.
Para el método convencional, la astronauta presionó contra el panel una capa del medio de cultivo en gel sólido (similar al agar), durante algunos segundos, la colocó en su envase de manera segura, y luego la apartó durante algunos días para su incubación.
Posteriormente, extrajo del LOCAD-PTS un hisopo seco, similar al "Q-tip", de alta tecnología, y lo frotó sobre el panel ubicado junto a la misma área. Al arrojar agua ultra limpia sobre el hisopo, la muestra se convirtió en líquido. Después colocó algunas gotas dentro del instrumento portátil LOCAD-PTS.
"Cuanto más limpia es la muestra, más tiempo toma el análisis", dice Wainwright. "Como este sitio estaba bastante limpio, el análisis tardó alrededor de 12 minutos, pero las muestras más sucias pueden tomar tan sólo un par de minutos".
Fue durante la espera que Williams debe de haber observado la hora. A pesar de que eran las 10:20 de la noche, Hora del Centro de Estados Unidos, en Marshall, Huntsville, Alabama, donde todos los científicos del proyecto del LOCAD-PTS se encontraban observando los monitores de televisión ansiosamente, en realidad ya era pasada la medianoche del 1 de abril, hora del Meridiano de Greenwich, que es el huso horario utilizado por la EEI.
"Suni dijo: ‘Ah, esta última serie de lecturas arrojadas por el LOCAD-PTS se ve algo extraña’", recuerda Maule. "Tras una pausa de aproximadamente cinco minutos, ella exclamó: ‘¡Feliz Día de los Inocentes! ¡Los números están perfectos!’".
"¡Definitivamente me engañó!", dice riendo.
Durante los próximos meses, se utilizará el LOCAD-PTS, y también los métodos de cultivo convencionales, para investigar diferentes partes de la EEI. "Se programó el lanzamiento de una segunda generación de cartuchos del LOCAD-PTS destinados a la detección específica de hongos. Para esta misión, se utilizará el Transbordador Espacial STS-123 y su destino será la EEI", dice Anthony T. Lyons, el director del proyecto LOCAD-PTS en Marshall, el centro de la NASA que ha supervisado tanto el proyecto desde sus comienzos como la preparación del equipamiento para el vuelo espacial. "Con cada generación de cartuchos, lo que detectamos se torna cada vez más específico. Nuestro objetivo final es proporcionar a la tripulación un conjunto de cartuchos para poder detectar una amplia variedad de componentes establecidos como meta, tanto biológicos como químicos, dentro y fuera de la nave espacial, lo cual sería particularmente importante para misiones de larga duración a la Luna o a Marte".
"Ahora estamos muy felices con el resultado de las primeras pruebas".

Max Karl Ernst Ludwig Planck

Nacido: 23 Abril 1858 en Kiel, Schleswig-Holstein, Alemania Muerto: 4 Oct 1947 en Göttingen, Alemania
Max Planck procedía de una familia académica, su padre, Julius Wilhelm Planck era profesor de Derecho Constitucional en la Universidad de Kiel en la época de su nacimiento, y tanto su abuelo como su bisabuelo habían sido profesores de teología en Göttingen. Su madre, Emma Patzig, era la segunda mujer de su padre. Sus padres eran relativamente mayores cuando él nació, su padre tenía 41 y su madre 37. Nació en el seno de una gran familia, era el sexto hijo de su padre (dos de los hijos eran de su primer matrimonio con Matilde Voigt)

Max comenzó su educación elemental en Kiel. En la primavera de 1867 su familia se trasladó a Munich cuando su padre fue nombrado profesor allí.

Asistió a la escuela secundaria allí, ingresando en el famoso Maximilian Gymnasium en mayo de 1867. Lo hizo bien en el colegio, aunque no brillantemente, estando normalmente entre el tercero y el octavo de su clase. La música fue quizá su mejor asignatura. se podría esperar que hubiese destacado en matemáticas y ciencias, pero ciertamente en sus primeros años escolares, aunque lo hizo bien, no hubo signos de un talento sobresaliente en estas materias. Sin embargo, hacia el final de su carrera escolar, su profesor Hermann Müller hizo crecer su interés en física y matemáticas, y se quedó profundamente impresionado con la absoluta naturaleza de la ley de conservación de la energía. Un informe escolar de 1872 reza así:
Justificadamente favorecido por ambos profesores y compañeros de clase ... y a pesar de tener métodos infantiles, tiene una mente muy clara y lógica. Se muestra como una gran promesa.
En julio de 1874, a la edad de 16, pasó su examen de reválida escolar con distinción pero, teniendo talento para una amplia variedad de materias, en particular la música (tocaba el piano y el órgano extremadamente bien), aún no tenía una idea clara de qué estudiaría en la universidad. Antes de comenzar sus estudios en la Universidad de Munich discutió la posibilidad de una carrera musical con un músico que le dijo que, si se tenía que plantear la cuestión, mejor estudiara cualquier otra cosa.

Ingresó en la Universidad de Munich el 21 de Octubre de 1874 y fue alumno en física de Philip von Jolly y Wilhelm Beetz, y en matemáticas de Ludwig Seidel y Gustav Bauer. Después de tomar clases en su mayoría de matemáticas al comienzo de su curso, preguntó por las perspectivas de investigación en física a Philipp von Jolly, el profesor de física en Munich, y se le dijo que la física era esencialmente una ciencia completa con pocas perspectivas de desarrollo posterior. Afortunadamente Planck decidió estudiar física a pesar del desolado futuro para la investigación que le presentaron.

En [7] Planck describe por qué eligió la física:
El mundo exterior es algo independiente del hombre, algo absoluto, y la búsqueda de las leyes que se aplican a este absoluto me parecieron la más sublime profesión científica.
Los desalentadores comentarios de su profesor de física establecieron claramente el tono para su época en la Universidad de Munich por lo que Planck escribió más tarde:
No tuve la buena fortuna de un eminente científico o profesor dirigiendo el curso específico de mi educación
Estuvo enfermo durante el verano de 1875 lo que hizo que abandonara los estudios temporalmente. Era costumbre entre los estudiantes alemanes moverse entre universidades en esa época y de hecho Planck se trasladó a estudiar a la Universidad de Berlín desde octubre de 1877 donde sus profesores incluyeron a Weierstrass, Helmholtz y Kirchhoff. Más tarde escribió que él admiraba enormemente a Kirchhoff pero que le encontró seco y monótono como profesor. Sin embargo es probable que sea el contraste entre la actitud de investigación de sus profesores de Munich y los de Berlín la que impulsó la cita que dábamos arriba (hecha muchos años después).

Una parte importante de su educación en Berlín llegó, sin embargo, a través del estudio independiente ya que en esta etapa leyó los artículos de Rudolf Clausius sobre termodinámica. De nuevo la absoluta naturaleza de la segunda ley de la termodinámica le impresionó. Planck regresó a Munich y recibió su doctorado en julio de 1879 a la edad de 21 con una tesis sobre la segunda ley de la termodinámica titulada Sobre la segunda ley de la teoría mecánica del calor. La concesión del doctorado fue hecha 'summa cum laude' el 28 de julio de 1879. Después de esto, Planck continuó trabajando para su capacitación como profesor que fue concedida el 14 de junio de 1880, después de que enviase su tesis sobre la entropía de la teoría mecánica del calor y se convirtió en un Privatdozent en la Universidad de Munich. Dicho puesto de enseñanza era sin paga, por lo que Planck no recibía ingresos para mantenerse. Vivió con sus padres durante los cinco años que mantuvo este puesto, pero se sentía bastante culpable de continuar viviendo a sus expensas. Durante esta época se hizo amigo de Carl Runge y ésta se convirtió en una duradera y académicamente fructífera amistad. El 2 de mayo de 1885 Planck fue nombrado profesor extraordinario de física teórica en Kiel y mantuvo este cargo durante cuatro años. Esto ahora le dio seguridad económica por lo que pudo casarse con Marie Merck a quien había conocido durante muchos años. Era la hija de un banquero de Munich, y la pareja se casó el 31 de marzo de 1887. Trabajó entonces en la termodinámica publicando tres excelentes artículos sobre aplicaciones a la fisicoquímica y la termoelectricidad. Tras la muerte de Kirchhoff en octubre de 1887, la Universidad de Berlín buscó un físico de nivel mundial para reemplazarle y convertirse en colega de Helmholtz. Se lo propusieron a Ludwig Boltzmann pero no estaba interesado y lo mismo ocurrió con Heinrich Hertz. En 1888 el nombramiento de Planck fue propuesto por la Facultad de Filosofía de la Universidad de Berlín, fuertemente recomendado por Helmholtz:
Los artículos de Planck son fácilmente distinguibles de los de la mayoría de sus colegas en que él intenta seguir las estrictas consecuencias de la termomecánica de manera constructiva, sin añadir hipótesis adicionales y separa cuidadosamente lo seguro de lo dudoso ... sus artículos ... le muestran claramente como un hombre de ideas originales que labra sus propios caminos [y] que tiene una visión integral de conjunto de las distintas áreas de la ciencia.
Planck fue nombrado profesor extraordinario de física teórica en la Universidad de Berlín el 29 de noviembre de 1888, y al mismo tiempo se convirtió en director del Instituto de Física Teórica. Fue ascendido a profesor ordinario el 23 de mayo de 1892 y mantuvo el cargo hasta que se retiró el 1 de octubre de 1927. Sus colegas y amigos incluían a Emil du Bois-Reymond (el famoso fisiólogo y hermano de Paul du Bois-Reymond), Helmholtz, Pringsheim, Wien, al igual que teólogos, historiadores, y filólogos. Continuó entregándose a su pasión por la música teniendo un harmonio construido con 104 tonos en cada octava, y organizando conciertos en su propia casa.

Mientras estuvo en Berlín, Planck hizo su trabajo más brillante y dio sobresalientes conferencias. Estudió la termodinámica, en particular examinando la distribución de la energía según la longitud de onda. Combinando las fórmulas de Wien y Rayleigh, Planck anunció en octubre de 1900 una fórmula ahora conocida como la fórmula de la radiación de Planck. En dos meses Planck hizo una deducción teórica completa de su fórmula renunciando a la física clásica e introduciendo los cuantos de energía en una reunión de la Physikalische Gesellschaft (la Sociedad de Física) en Berlín. Al hacerlo, tuvo que rechazar su creencia de que la segunda ley de la termodinámica era una ley absoluta de la naturaleza y aceptar la interpretación de Boltzmann de que era una ley estadística.

En una carta escrita un año después, Planck describía la propuesta de la interpretación teórica de la fórmula de la radiación diciendo:
... todo el proceso fue un acto de desesperación ya que tenía que encontrarse una interpretación teórica a cualquier precio, sin importar lo elevada que pudiera ser.
Planck recibió el Premio Nobel de Física en 1918 por su logro. Él describió en su discurso del Nobel dado el 2 de Junio de 1920, con mucho más detalle del que hemos dado antes, cómo hizo sus descubrimientos.

Damos ahora algunos extractos del discurso:
Durante muchos años, [mi meta] fue resolver el problema de la distribución de energía en el espectro normal del calor irradiado. Después de que Gustav Kirchhoff hubiese demostrado que el estado de la radiación de calor que tiene lugar en una cavidad delimitada por cualquier material emisor y absorbente a una temperatura uniforme es totalmente independiente de la naturaleza del material, se demostró una función universal que era dependiente sólo de la temperatura y la longitud de onda, pero de ningún modo de las propiedades del material. El descubrimiento de esta destacable función prometía una visión más profunda de la conexión entre la energía y la temperatura que es, de hecho, el problema principal en la termodinámica y por tanto en toda la física molecular. ...
En esa época mantuve lo que hoy serían consideradas ingenuamente inocentes y asumibles esperanzas, de que las leyes de la electrodinámica clásica nos permitirían, si se abordaran de una forma suficientemente general evitando hipótesis especiales, comprender la parte más significativa del proceso que esperaríamos, y por tanto lograr la meta deseada. ...
[Varios métodos diferentes] mostraron más y más claramente que un importante elemento de conexión o término, esencial para llegar a la base del problema, tenía que estar perdido. ...
Estuve ocupado... desde el día en que yo [establecí una nueva fórmula para la radiación], con la tarea de encontrar una interpretación física real de la fórmula, y este problema me llevó automáticamente a considerar la conexión entre la entropía y la probabilidad, es decir, el tren de ideas de Boltzmann; posteriormente tras varias semanas del más duro trabajo de mi vida, la luz penetró la oscuridad, y una nueva perspectiva inconcebible se abrió ante mi. ...
Debido a que [una constante en la ley de la radiación] representa el producto de la energía y el tiempo ... la describí como el cuanto elemental de acción. ... Mientras que fuera mirado como infinitamente pequeño ... todo estaba correcto; pero en el caso general, sin embargo, un hueco se abría en un lugar o en otro, que se convertía en más importante cuanto más débiles y rápidas se considerasen las vibraciones.

Todos esos esfuerzos en salvar las distancias se derrumbaron pronto dejando poco lugar a dudas. O bien el cuanto de acción era una cantidad funcional, con lo que toda la deducción de la ley de la radiación era esencialmente una ilusión que representaba sólo un papel vacío sobre fórmulas sin significado, o bien la derivación de la ley de la radiación debía jugar un papel fundamental en la física, y aquí había algo completamente nuevo, nunca oído con anterioridad, que parecía requerir que revisáramos básicamente todo nuestro pensamiento físico, construido como lo estaba, a partir del tiempo del establecimiento del cálculo infinitesimal porLeibniz y Newton, sobre la aceptación de la continuidad de todas las conexiones causativas. La experimentación decidió que era la segunda alternativa.
Al principio la teoría encontró resistencia pero, debido al exitoso trabajo de Niels Bohr calculando las posiciones de las líneas espectrales usando la teoría, fue generalmente aceptada. El mismo Planck en [7] explica cómo, a pesar de haber inventado la teoría cuántica1, él mismo no la comprendía al principio:
Intenté inmediatamente soldar alguna forma el cuanto elemental de acción en el marco de la teoría clásica. Pero contra todos esos intentos esta constante se mostró testaruda ... Mis fútiles intentos por integrar el cuanto elemental de acción en la teoría clásica continuaron durante varios años y me costaron muchos esfuerzos.
Planck, que tenía 42 años cuando hizo este histórico anuncio del cuanto, tomó poca parte en el posterior desarrollo de la teoría cuántica. Fue dejado a Einstein con las teorías de los cuantos de luz, a Poincaré que probó matemáticamente que los cuantos eran una consecuencia necesaria de la ley de la radiación de Planck, Niels Bohr con su teoría del átomo, Paul Dirac y otros. Tristemente su vida estuvo llena de tragedias en los años que siguieron a esta destacable iniciación del estudio de la mecánica cuántica. Su mujer Marie murió el 17 de octubre de 1909. Tuvieron cuatro hijos; dos niños, Edwin y Kart, dos mellizas, Margarete y Emma. Dos años después de la muerte de su primera mujer, Planck se casó de nuevo, con Marga von Hösslin, la sobrina de Marie, su primera mujer, el 14 de marzo de 1911. Tuvieron un niño, Hermann. Kart, el más joven de los hijos del primer matrimonio de Planck, murió en 1916 durante la Primera Guerra Mundial. Sus dos hijas murieron de parto, Margarete en 1917 y Emma en 1919. Su hijo Edwin se convirtió en su mejor amigo y consejero, pero como relatamos más abajo Edwin murió en circunstancias incluso más terribles. Planck siempre asumió responsabilidades administrativas, además de sus actividades investigadoras, tales como Secretario de la Sección de Matemáticas y Ciencias Naturales de la Academia Prusiana de Ciencias, un puesto que mantuvo desde 1912 hasta 1943. Había sido elegido para la Academia en 1894. Planck estuvo muy implicado con la Sociedad Alemana de Física, siendo tesorero y miembro de la comisión. Fue presidente de la Sociedad desde 1905 a 1908 y después de nuevo desde 1915 hasta 1916. Planck fue también honrado por ser elegido miembro honorario en 1927. Dos años después se instituyó un premio, la Medalla Max Planck, y él mismo fue el primer galardonado. Estuvo en la comisión del Kaiser Wilhelm Gesellschaft (Sociedad del Kaiser Guillermo), la principal organización investigadora alemana, desde 1916 y fue presidente de la Sociedad desde 1930 hasta 1937 (fue renombrada como la Sociedad Max Planck). Fue la época en que los nazis ascendieron al poder, y él puso sus mejores esfuerzos para prevenir que los temas políticos se impusieran a los científicos. No pudo prevenir la reorganización de la Sociedad por los nazis y rehusó aceptar la presidencia de la reorganizada Sociedad. Permaneció en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial atravesando lo que debieron ser tiempos de la más profunda dificultad.

En 1942 explicó por qué permanecía todavía en Berlín:
He estado aquí en Berlín en la universidad desde 1889 ... por tanto soy bastante veterano. Pero realmente no hay ningún antiguo berlinés genuino, gente que naciera aquí; en el mundo académico todo el mundo se traslada con frecuencia. La gente se va de una universidad a la siguiente, pero en ese sentido yo soy realmente muy sedentario. Pero una vez que llegué a Berlín no fue fácil marcharse; a fin de cuentas, este es el centro de la actividad intelectual de toda Alemania.
Sin embargo, permanecer en Berlín hacia el final de la Segunda Guerra Mundial, era muy peligroso. Él se mudó a Rogätz, cerca de Magdeburgo, en 1943. Su casa en el suburbio de Grunewald en Berlín fue destruida por el fuego tras un bombardeo en Febrero de 1944. Perder su casa y posesiones fue malo, pero perder sus irreemplazables libros de notas científicas fue una tragedia para él y para la ciencia. Peor fue lo que siguió. Su hijo Edwin fue sospechoso de estar implicado en el complot para asesinar a Hitler el 20 de Julio de 1944 y fue ejecutado por la GESTAPO a primeros de 1945. En [4] Heilbron describe el impacto de las guerras sobre Planck y su familia:
Él recordaría, incluso en su vejez, la visión de las tropas prusianas y austriacas marchando sobre su ciudad natal cuando tenía seis años. A lo largo de su vida, la guerra le causaría un profundo sufrimiento personal. Perdió a su hijo mayor durante la Primera Guerra Mundial. En la Segunda Guerra Mundial, su casa en Berlín fue incendiada en un bombardeo. En 1945 su otro hijo fue ejecutado cuando fue declarado culpable de complicidad en un complot para asesinar a Hitler.
Planck tenía 87 años al final de la Segunda Guerra Mundial y fue llevado a Göttingen por los aliados. Notablemente, dada su edad, fue capaz de emplear su esfuerzo en reconstruir la ciencia alemana y de nuevo llegó a presidente de la Kaiser Wilhelm Gesellschaft en 1945-46. Era la segunda vez que defendía la ciencia alemana a través de un periodo de excepcional dificultad.

Artículo de: J J O'Connor y E F Robertson MacTutor History of Mathematics Archive Glosario
1. La mecánica cuántica es la rama de la física matemática que estudia los sistemas atómicos y subatómicos y su interacción con la radiación en términos de cantidades observables. Se basa en la observación de que todas las formas de energía son liberadas en unidades discretas o 'paquetes' llamados quantos
Bibliografía
4. J L Heilbron, The dilemmas of an upright man : Max Planck as spokesman for German science (Berkeley, 1986).
7. M Planck, Scientific Autobiography, and Other Papers (1949).
Más referencias bibliográficas (15 libros/artículos)
Citas
Una importante innovación científica raramente se abre camino persuadiendo y convirtiendo a sus oponentes: raramente sucede que Saulo se convierte en Pablo. Lo que pasa es que sus oponentes mueren gradualmente, y la generación naciente está familiarizada con las ideas desde el principio. (Nueva York 1949).
Si alguien dice que puede pensar en los problemas de los cuantos sin marearse, eso sólo significa que no comprendió lo primero sobre ellos.
Su nombre destaca con magnificencia sobre el pórtico de la física clásica, y podemos decir esto de él; por su nacimiento James Clerk Maxwell pertenece a Edimburgo, por su personalidad pertenece a Cambridge, por su obra, pertenece a todo el mundo.