Dispositivos de energía eficiente, telescopios de próxima generación y pintura sustentable hecha con escamas de escarabajo Understand article

Traducido por Kethrin Lases Johnson. Science in School se publica por EUROforum, una colaboración entre ocho de las organizaciones intergubernamentales de investigación científica más grandes de Europa (EIROs por sus siglas en inglés). En este artículo se revisan algunas de las últimas…

CERN: Cómo se convierte la tecnología en aplicaciones

Las tecnologías desarrolladas para el Gran Colisionador de Hadrones (LHC por sus siglas en inglés) tienen muchas aplicaciones fuera del campo de la física de altas energías. Un ejemplo es el chip sensor de pixeles, que se utiliza en detectores dentro del LHC para seguir las trayectorias de partículas eléctricamente cargadas. A finales de los años 1990, los científicos se dieron cuenta de que podían adaptar los chips que se usan para imagenología médica, y así nació el ‘Medipix2’. En un simposio reciente que tuvo lugar en el CERN se conmemoraron las dos décadas desde que la colaboración del Medipix2 se estableciera en 1999. Durante los últimos 20 años, los chips han evolucionado gracias a las colaboraciones de Medipix, y la subsecuente de Timepix.

Los chips se han utilizado en aplicaciones variadas, tanto dentro como fuera de la medicina, desde aplicaciones para medir exposición a la radiación hasta para detectar plagios en el mundo del arte. Los chips de Timepix se han utilizado a bordo de la Estación Internacional Espacial desde el 2012 para medir las dosis de radiación a las que los astronautas están expuestos, y el chip Medipix3 se utilizó recientemente para confirmar la autenticidad de una pintura atribuida a Van Gogh.

Aprende más acerca de los chips Medipix y Timepix en la página web del CERN.

El laboratorio del CERN se encuentra sobre la frontera francosuiza cerca de Ginebra, Suiza. Es el laboratorio de física de partículas más grande del mundo.

Pixel-sensor chip developed for use in X-ray imaging and particle detection
Chip sensor de píxel desarrollado para su uso en imágenes de rayos X y detección de partículas
CERN

EMBL: Pone el aprendizaje científico en el mapa

SySTEM 2020 map: each red dot represents an organisation that offers out-of-classroom STEAM learning activities
Mapa SySTEM 2020: Cada
punto rojo representa a una
organización que ofrece
actividades de aprendizaje
STEAM fuera del aula. Haga
clic sobre la imagen para
ampliarla.

SySTEM2020

Involucrarse en actividades y experiencias fuera del aula escolar es un aspecto importante del desarrollo de los estudiantes. Para ayudar a los alumnos a tener más fácil acceso a este tipo de experiencias dentro del ámbito STEAM (por sus siglas en inglés: ciencia, tecnología, ingeniería, artes y matemáticas), el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL por sus siglas en inglés) tiene como misión crear un mapa de iniciativas STEAM como parte del proyecto europeo SySTEM 2020.

El proyecto se centra en evaluar el impacto del aprendizaje científico fuera del aula escolar. Hasta ahora, SySTEM 2020 ha reunido a 20 organizaciones a través de 22 países europeos, sumando más de 2200 entradas al mapa. Además de permitir a los usuarios encontrar actividades STEAM por toda Europa, la información recabada en el proyecto se utilizará en investigaciones que podrían influenciar las políticas educativas, tanto a nivel regional como a nivel europeo.

Aprende más acerca del proyecto SySTEM 2020 en la página web del proyecto, y encuentra el mapa interactivo de actividades de aprendizaje STEAM fuera del aula por toda Europa.

EMBL es el laboratorio de investigación básica en biología molecular líder en Europa, sus oficinas centrales están en Heidelberg, Alemania.

ESA: Cómo caracterizar a un exoplaneta

La ciencia de los exoplanetas es un campo que evoluciona rápidamente (ver también este artículo). Desde que en 1995 se descubriera por primera vez un exoplaneta orbitando a una estrella parecida al Sol, se han detectado más de 4000 exoplanetas. La Agencia Espacial Europea (ESA por sus siglas en inglés) está llevando a cabo actualmente su siguiente hazaña dentro de este campo: la misión del Satélite de Caracterización Exoplanetaria (CHEOPS por sus siglas en inglés), cuyo lanzamiento se programó para mediados de diciembre del 2019.

CHEOPS observará estrellas cercanas brillantes de las que se sabe son anfitrionas a exoplanetas. El objetivo de la misión es caracterizar algunos de estos mundos extraterrestres, enfocándose en aquellos exoplanetas que sean de tamaño entre la Tierra y Neptuno. El satélite utiliza ‘fotometría de transito de precisión ultra alta’ para medir con precisión el diámetro del exoplaneta. Esta información combinada con mediciones existentes de la masa del exoplaneta dará la densidad total del planeta, lo que impone límites en su composición y estructura interna. Esto indicará, por ejemplo, si un planeta es predominantemente rocoso o gaseoso o si quizás tiene océanos.

La caracterización en el primer paso arroja pistas clave sobre la formación y evolución de estos pequeños planetas, un paso crítico en la búsqueda de vida más allá del sistema solar.

Aprende más acerca de CHEOPS y recibe actualizaciones sobre la misión al visitar la página web ESA.

ESA es el portal de Europa hacia el espacio, y su sede se encuentra en Paris, Francia.

Artist’s impression of CHEOPS, with an exoplanet system in the background
Impresión artística de CHEOPS con un sistema exoplanetario al fondo
ESA/ATG MediaLab

ESO: La construcción del ELT comienza sobre una base sólida

Científicos alrededor del mundo esperan con ansia la construcción de los telescopios de próxima generación. Actualmente, los telescopios terrestres más grandes pueden capturar 1.5 millones de veces más luz que el ojo humano y son capaces de observar objetos muy tenues y lejanos en el universo. Sin embargo, su resolución no es lo suficientemente alta como para encontrar exoplanetas similares a la Tierra o para proporcionar pistas sobre los orígenes del universo. Para superar este reto, se están construyendo telescopios con espejos más grandes. Estos podrán capturar más luz y producir imágenes con resolución más alta.

Un telescopio de este tipo es el Telescopio Extremadamente Grande (ELT por sus siglas en inglés) del Observatorio Europeo Del Sur (ESO por sus siglas en inglés). Los cimientos del telescopio se encuentran actualmente en construcción. Hasta ahora se han producido dieciocho de los 798 segmentos para el espejo primario, que al combinarse formarán un espejo de 39 m de diámetro y se encuentran en la fase de pulimiento. El ELT que está programado para completarse en el 2025, será el telescopio más grande en el planeta Tierra.

Aprende más acerca del ELT en la página web ESO.

ESO es la organización intergubernamental de astronomía más destacada de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo, con su sede en Garching, cerca de Múnich en Alemania, y sus telescopios en Chile.

Construction is now underway for the foundations of the ELT in the remote Chilean Atacama Desert.
Actualmente se encuentran en construcción los cimientos del ELT en el desierto remoto de Atacama en Chile.
ESO

ESRF: Las escamas de un escarabajo pueden ser la clave para la creación de una pintura sustentable

Las escamas del escarabajo Cyphochilus son una de las sustancias blancas más brillantes que se encuentran en la naturaleza. Hasta ahora, se ignoraba qué es lo que causa su apariencia ultra blanca, pero en experimentos recientes de rayos X llevados a cabo en el Laboratorio Europeo de Radiación Sincrotrón (ESRF por sus siglas en inglés), se ha descubierto la respuesta.

Investigadores de la Universidad de Sheffield, RU, se valieron de las instalaciones para tomar imágenes de rayos X en el ESRF para demostrar que es la nanoestructura interna de las escamas lo que crea este color ultra blanco, y no pigmentos o tintes. Las escamas tienen la proporción correcta de espacios vacíos en una nano-red altamente interconectada, estos espacios optimizan la dispersión de la luz y como resultado crean esa apariencia ultra blanca.

El equipo logró recrear la estructura de las escamas en el laboratorio con un polímero, el cual se podría usar para crear pinturas blancas en un futuro. Estos productos podrían ser una alternativa sustentable al dióxido de titanio que se utiliza en la pintura blanca convencional y que es dañino para el medio ambiente.

Lee más acerca de este estudio en la página web de ESRF.

Situado en Grenoble, Francia, el ESRF opera la fuente de radiación sincrotrón más poderosa en Europa.

Close-up of the Cyphochilus beetle, showing its white scales
Acercamiento del escarabajo Cyphochilus, mostrando sus escamas blancas
Andy Parnell/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

EUROfusion: “¿Por qué fusion?

The summer 2019 issue of EUROfusion’s magazine, Fusion in Europe
La edición de verano del
2019 de la revista
EUROfusion, Fusión en
Europa

EUROfusion

Los científicos estiman que, si todo sale bien, la energía de fusión empezará a alimentar la red eléctrica después del 2060. Dado que muchas personas que viven actualmente no podrán ser testigos de la electricidad fusión dentro de lo que les queda de vida, ¿para qué continuar invirtiendo dinero y el tiempo de los físicos en investigación para lograr la energía de fusión? Para explorar la respuesta, la revista de EUROfusión Fusión en Europa contactó a funcionarios públicos, estudiantes, maestros, investigadores de la fusión y al público en general y les preguntó “¿Por qué la fusión?”

Recibieron una sinfonía de respuestas que apoyaban el seguimiento de la investigación de fusión. El beneficio de la investigación de fusión, y la promesa de la energía de fusión – aunque sea dentro de varias décadas en el futuro- valdrá la inversión. Se publicó una muestra de las respuestas en la edición de verano de Fusión en Europa, y EUROfusión espera continuar recabando más opiniones y perspectivas acerca del asunto a través de una encuesta en línea.

Envía tu opinión acerca de “¿Por qué la fusión?” al contestar la encuesta EUROfusión.

Lee Fusión en Europa en la página web de EUROfusión..

EUROfusion maneja y financia las actividades de investigación de fusión en Europa, con el objetivo de lograr la electricidad de fusión. El consorcio está formado por 30 miembros de 26 países de la Unión Europea, así como también Suiza y Ucrania.

European XFEL: instala la cámara de rayos X blandos más rápida del mundo

Los destellos de rayos X que se producen en la Instalación Europea de Láser de Electrones Libres de Rayos X (XFEL europeo) permiten a los investigadores estudiar una variedad de muestras a nivel atómico. Los rayos X se irradian hacia la muestra para producir un patrón distintivo que registra un detector. Los destellos se emiten en sucesión continua, con una diferencia de tiempo de 220 nanosegundos, para que el detector tome muchas imágenes seguidas, lo que permite a los científicos monitorear procesos moleculares de alta velocidad.

El XFEL europeo instaló y puso a prueba recientemente un detector nuevo que fue específicamente diseñado para los instrumentos de rayos X blandos que se encuentran en la instalación. Este detector usa rayos X de energía baja y longitud de onda larga. El detector nuevo DSSC puede adquirir en promedio, a su máxima capacidad, hasta 4.5 millones de imágenes por segundo utilizando cada destello de rayos X. Esto hace que el DSSC sea el detector de rayos X blandos más rápido del mundo, lo que permite hacer estudios ultra rápidos de estructuras atómicas a nano escala.

Aprende más sobre el detector DSSC en la página web del XFEL europeo.

XFEL europeo es un laboratorio de investigación en el área de Hamburgo en Alemania. Investigadores de todo el mundo utilizan sus destellos de rayos X, que son extremadamente intensos.

The DSSC detector, a new soft X-ray camera installed at European XFEL
El detector DSSC, una cámara nueva de rayos X blandos instalada en el XFL europeo
Karsten Hansen/DESY

ILL: Satisface la necesidad de dispositivos de energía eficiente

Los científicos están constantemente en la búsqueda de materiales nuevos para ayudar a crear dispositivos electrónicos que sean más eficientes en su gasto de energía. Una clase de este tipo de materiales son los conductores de ion óxido – óxidos sólidos que contienen iones de óxido que son altamente móviles. Para entender mejor las propiedades de estos conductores, los científicos del Instituto Laue-Langevin (ILL) y la Universidad de Durham, RU, usaron recientemente técnicas de esparcimiento de neutrones para observar la dinámica de los iones óxidos a nivel atómico.

Una de las aplicaciones más promisorias de los conductores de ion óxido es en celdas de óxido sólido combustible (SOFCs por sus siglas en inglés). Estos dispositivos convierten energía química en electricidad sin crear derivados que sean dañinos al medio ambiente. La principal desventaja de los conductores que se usan actualmente en SOFCs es que para llegar al nivel necesario de conductividad se requieren temperaturas muy altas (750–800°C).  Sin embargo, hay un conductor de ion óxido con una conductividad sobresaliente a temperaturas relativamente bajas: vanadato de bismuto.

Al estudiar al vanadato de bismuto a escala atómica, los investigadores revelaron que hay dos mecanismos principales que contribuyen a su conductividad. Con estas pistas, los científicos pueden encontrar maneras de modificar el vanadato de bismuto, así como otros conductores similares, para mejorar aún más sus propiedades.

Aprende más sobre el estudio en la página web del ILL.

Basado en Grenoble, Francia, el ILL es un centro de investigación internacional líder en ciencia y tecnología de neutrón.

Crystal structure of bismuth vanadate. Two main mechanisms contribute to the conductor’s favourable dynamics: one in the Bi-O sub-lattice (green) and the other in the V-O sub-lattice (brown)
Estructura cristalina del vanadato de bismuto.
Dos mecanismos principales contribuyen a la dinámica favorable del conductor: uno en la subred Bi-O (verde) y el otro en la subred V-O (marrón).
ILL

EIROforum

EIROforum combina los recursos, instalaciones y pericia de sus organizaciones miembro para ayudar a la ciencia europea a alcanzar su máximo potencial.

Para aprender más ver también la lista de artículos relacionados a EIROforum en Science in School o busca otros artículos en EIRO news.

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Institution

EMBL, EIROforum, CERN, EUROfusion, ESA, ESO, ESRF, European XFEL, ILL

License

CC-BY