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Arranca el proyecto para construir el mayor observatorio de axiones

Recreación del telescopio de axiones 'IAXO' que se pretende...

Tras el descubrimiento del bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), se busca nueva frontera para la física de partículas. La materia oscura, una forma desconocida de materia que compone el 25% del Universo pero que aún no ha sido detectada, aparece como uno de los mayores retos. Hay múltiples experimentos persiguiéndola, cada uno basado en diversas teorías sobre su naturaleza, pero hasta ahora no hay señales inequívocas.

Ante la falta de pistas de partículas 'pesadas' que la conformen, algunos científicos apuntan al axión, partícula más ligera que vendría a resolver además uno de los problemas del modelo estándar. Para detectarlo, una colaboración internacional entre los que se encuentran físicos españoles ha propuesto al CERN la construcción de Observatorio Internacional de Axiones (IAXO). Los comités del laboratorio europeo de física de partículas han reconocido los objetivos del proyecto, que ahora entra en su fase decisiva: el diseño del instrumento.

Los axiones aparecen en las llamadas extensiones del modelo estándar de física de partículas, la teoría que describe las partículas elementales y sus interacciones (como la tabla periódica describe los elementos químicos). El bosón de Higgs era la última partícula que faltaba por descubrir para completar este modelo. Su descubrimiento, sin embargo, no agota la física de partículas, más bien al contrario. Además de los grandes retos como la explicación de la materia y energía oscuras, o la inclusión de la gravedad, este modelo tiene otros problemas que se resuelven con lo que los físicos llaman 'extensiones'.

El axión aparece en el llamado mecanismo de Peccei-Quinn, que constituye la solución más prometedora hasta la fecha de uno de los problemas del modelo estándar: por qué las interacciones fuertes (una de las cuatro fuerzas de la Naturaleza) parecen conservar la simetría carga-paridad, mientras que la cromodinámica cuántica (QCD), la teoría estándar de las interacciones fuertes, implicaría lo contrario. Una consecuencia es la existencia de una nueva partícula, el axión, una partícula neutra y muy ligera (pero no sin masa), que no interacciona, o lo hace muy débilmente, con la materia convencional.

El axión se habría producido en grandes cantidades al principio del universo. En teoría, estos axiones seguirían existiendo hoy y podrían componer la materia oscura del universo, que supone un cuarto de todo el cosmos pero aún no ha sido detectada. Se puede considerar el axión como un fotón 'extraño'. De hecho, la teoría predice que, de existir, se podría transformar en fotón (y viceversa) en el seno de campos electromagnéticos, propiedad crucial para los experimentos que buscan su detección.

Así, los axiones se podrían producir y detectar tanto en las estrellas como en el laboratorio, mediante el uso de potentes campos magnéticos. Recientemente, un grupo de físicos de la Universidad de Leicester (Reino Unido) ha propuesto el axión para explicar un 'exceso' en la señal de rayos X (fotones) procedente del Sol detectada por el satélite XMM-Newton (ESA), que según su interpretación podría ser debida a axiones solares transformados por el campo magnético de la Tierra (arXiv, Nature).

El ingrediente principal de un experimento de axiones es pues un potente imán. Este es el caso de los helioscopios, que buscan axiones producidos por el Sol. El helioscopio más potente es el Telescopio de Axiones Solares del CERN (CAST), que usa uno de los prototipos de los imanes superconductores del gran colisionador de hadrones (LHC).

"Después de una década buscando axiones solares, CAST ha puesto los límites más estrictos al acoplo axión-fotón en un amplio rango de masas, superando los límites astrofísicos por primera vez", asegura Igor García Irastorza, investigador de la Universidad de Zaragoza participante en CAST.

Sin embargo, "para avanzar en la búsqueda del axión se requiere una infraestructura completamente nueva", remarca Irastorza. Así nace la propuesta del observatorio IAXO, un nuevo experimento que prevé construir un imán superconductor toroidal específico, capaz de generar un alto campo magnético en un gran volumen.

El imán de 25 metros de largo y 5 de diámetro estaría formado por ocho bobinas superconductoras que producirían un campo magnético de 2,5 tesla, superior al del experimento ATLAS del LHC en el que se inspira. "El imán de IAXO produce una señal 300 veces más intensa que el de CAST, superando el cociente señal-ruido de CAST en un factor 105", asegura el investigador español, portavoz de esta nueva iniciativa.

Ópticas como las de la NASA

Para la detección de axiones, IAXO pretende utilizar ópticas similares a las del satélite de astrofísica de rayos X NuSTAR (NASA). Las ópticas de NuSTAR consisten en miles de sustratos cristalinos termoformados, en los que se realizan depósitos multicapas rediseñados para ajustarse al espectro de energías de los axiones solares. Científicos del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL, EE UU), la Universidad de Columbia y la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU-Space), responsables de la construcción de las ópticas del satélite NuSTAR, forman parte de la colaboración IAXO.

Esta colaboración internacional, formada por 90 científicos de 14 países, ha publicado el diseño conceptual del experimento y presentó el proyecto al comité de expertos del CERN que evalúa las propuestas para albergar experimentos en el laboratorio. Este comité ha reconocido los objetivos científicos del proyecto y recomendado la realización de la siguiente fase: la elaboración del informe de diseño técnico (el Technical Design Report o TDR). Estos son los primeros pasos hacia la realización del experimento de axiones más ambicioso hasta la fecha. Se prevé que el TDR esté listo en un plazo de tres años.

El grupo de la Universidad de Zaragoza que dirige Igor García Irastorza es el único español que participa en IAXO. Este grupo cuenta con una amplia trayectoria en CAST, con el apoyo del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN). El investigador español lidera ahora el proceso de puesta en marcha del observatorio como portavoz de la colaboración, además de investigador principal de una Starting Grant del ERC con la que se ha desarrollado uno de los pilares tecnológicos de IAXO. Como parte de su diseño técnico, la Universidad de Zaragoza albergará un prototipo de detector con especificaciones cercanas a los detectores finales de IAXO.

 

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Martes 28 de octubre del 2014

India pone en órbita su tercer satélite de navegación

El tercer satélite de navegación hindú, cuyo lanzamiento fue postergado debido a una falla en el sistema de telemetría, fue lanzado el día 16 de octubre.

India lanzó su tercer satélite de un sistema de navegación propio / Foto: AP

satlite indiano India pone en órbita su tercer satélite de navegaciónEl satélite formará parte del Sistema de Navegación por Satélite Regional de India (IRNSS), que tendrá una constelación de siete satélites para proveer información precisa para el servicio de posicionamiento para la navegación terrestre, aérea y marítima en un área de 1,500 km en la península hindú.

El sistema será semejante al norteamericano GPS (Global Positioning), al Glonass de Rusia y al Galileo, constelación de satélites de navegación europea.

 


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Martes 28 de octubre del 2014

Nuevo satélite brasileño para la observación Terrestre está siendo preparado para su lanzamiento

La revisión final del Cbers-4 el mes pasado, en las instalaciones de la Academia China de Tecnología Espacial (CAST), en Beijing, comprobó que el satélite chino-brasileño cumplió con éxito todas las fases de su montaje, integración y pruebas, realizadas en conjunto por los equipos de ambos países. El lanzamiento del Cbers-4 está previsto para el día 7 de Diciembre desde la base de Taiyuan, en China.

Expertos preparan el satélite para las pruebas de compatibilidad eletromagnética. Fuente: Inpe

Cbers 4 Testes lançamento Nuevo satélite brasileño para la observación Terrestre está siendo preparado para su lanzamientoEn Brasil, el desarrollo del Programa Cbers (China-Brazil Earth Resources Satellite) le cabe al Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe).

El lanzamiento del satélite Cbers-4, fue inicialmente programado para diciembre de 2015, pero fue anticipado debido a una falla del cohete chino a fines de 2013, lo que causó la pérdida del Cbers-3.

Esta anticipación significó un desafío más para los equipos de Brasil y de China, que demostraron una amplia competencia para preparar al Cbers-4 en conformidad con las rígidas especificaciones técnicas de un proyecto espacial de este porte.

“Está programada para el día 17 de octubre la salida del Cbers-4 del Centro Espacial de Beijing en dirección al TSLC (Base de Lanzamiento de Satélites de Taiyuan). Todas las actividades para el lanzamiento del satélite en diciembre están siendo cumplidas con éxito”, informa Antonio Carlos de Oliveira Pereira Jr., ingeniero del Inpe que coordina el Segmento Espacial del Programa Cbers.

 

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Martes 28 de octubre del 2014

Mapa Digital de México: el SIG al servicio del país

El Instituto Nacional de Estadística y Geografía (Inegi), organismo autónomo  del gobierno mexicano, tiene entre sus funciones suministrar a la sociedad y al Estado información de calidad, pertinente, veraz y oportuna, a efecto de coadyuvar al desarrollo nacional, y difundir oportunamente la información a través de mecanismos que faciliten su consulta.  Es por ello que ha desarrollado la plataforma tecnológica Mapa Digital de México (MDM), sistema de información geográfica (SIG) que permite un análisis de la distribución y el comportamiento de los elementos naturales y culturales que conforman el entorno geográfico así como de la información estadística susceptible de ser relacionada a una ubicación geográfica.

mapa digital mexico sig Mapa Digital de México: el SIG al servicio del país

Visor del Mapa Digital de México

MDM es el resultado de más de 20 años de experiencia en el INEGI, en los cuales ha evolucionado a través de diferentes etapas en la construcción de software de SIG tanto para web como para escritorio, empleando las mejores prácticas a nivel mundial, bajo esquemas de vanguardia. Dicha evolución  persiste, liberándose en marzo del 2014 la versión 6.0, con innovaciones importantes en materia de interfaz así como mejoras y novedades en cuanto a sus funcionalidades.

MDM cuenta con dos componentes: Mapa Digital de México en línea, y Mapa Digital de México para escritorio.

Mapa digital de México en línea

Es una herramienta que permite al usuario el acceso, en primera instancia, al acervo de información geográfica y estadística georreferenciada con que cuenta el Instituto. Éste se compone de más de cuatro terabytes de información, que comprende capas de información generales como localidades urbanas, rurales, servicios urbanos, vías de comunicación, ríos, lagos, lagunas e información del relieve; datos especializados como la Red Geodésica Nacional Pasiva, Uso del Suelo y Vegetación, Geología, Edafología y Catastro de la Propiedad Social (ejidos y comunidades agrarias); un continuo de ortofotos;  un modelo digital de elevación del terreno (Continuo de Elevaciones Mexicano, CEM); un mapa hipsográfico para identificar los accidentes del terreno, sus alturas y contrastes; y más de 30 millones de domicilios georreferenciados en 4 167 localidades urbanas y más de 6 mil rurales.

Aun cuando en primera instancia es una herramienta diseñada para la consulta de esa información, también es posible extender sus capacidades para tener acceso efectivo a la misma, es decir, realizar la descarga de los archivos de datos, sean estos modelos digitales de elevación, conjuntos vectoriales, imágenes, datos georreferenciados, etc.; en este sentido, es un medio de acceso a los geoservicios que ofrece el INEGI.

Las posibilidades de uso son muy variadas; un escenario sencillo sería ingresar al sistema, localizar la zona de estudio mediante acercamientos sucesivos o con la herramienta del buscador, explorar la información existente mediante la activación de capas provenientes de servicios WMS y WMTS7,  y consultar los atributos y los metadatos de las capas disponibles.

Un escenario más complejo pero susceptible de ejecutarse es  explorar la zona de estudio, determinar qué datos son los que requiere para su análisis, y acceder a servicios mediante los cuales podría obtener la información; para esto último hay diversas posibilidades: obtener un rasgo específico que vea en el mapa mediante OGC SimpleFeature, visualizar la cobertura de datos mediante WMS, ligarse a otras aplicaciones que, mediante los parámetros adecuados, le permitan acceder a los datos de la zona que se está visualizando en diferentes formatos de servicio;  incluso, si los productos no estuvieran disponibles en línea, podría generarse un servicio WPS cuyo objetivo sea cruzar espacialmente el recuadro de visualización con la base de datos de los productos y arrojar como resultado un listado de éstos, en línea y fuera de línea. De esta manera, es posible realizar la petición formal de la información por los canales establecidos a la institución responsable de la distribución de dichos productos; la ventaja es que realizaría la petición de ellos con la seguridad de que se encuentran disponibles.

El escenario descrito en el párrafo anterior facilita enormemente la tarea del usuario en cuanto a la búsqueda y obtención de datos para sus análisis, lo que le permite realizar “tiros de precisión” para agilizar la recopilación de información y dedicar más tiempo a su investigación.

Mapa digital de México para Escritório

Para usuarios que requieren llevar a cabo análisis con datos geográficos propios, o bien asociar información estadística a su ubicación geográfica, el MDM para escritorio es la opción, pues es un SIG disponible para descarga de forma gratuita que incluye un buen número de las características más usadas en este tipo de software.

Este sistema permite incorporar cartografía vectorial en formato shape, cartografía raster en formatos mrSid, ecw, dem, bil, tif, jpg, bm,bmp, gif y png, y cartografía proveniente de servicios web; asociar información documental en formatos txt, word, pdf, ppt, etc.; y asociar información tabular en formatos xls.

MDM para escritorio trabaja con la información incorporada para analizar e interpretar un fenómeno mediante operaciones matemáticas, mapas temáticos, gráficos estadísticos, y análisis espacial como la generación de áreas de influencia y el álgebra de mapas; también es viable realizar tratamiento de geometrías como disolver, fusionar o convertir;  configurar proyectos, relacionar datos propios con la zona geográfica correspondiente, analizar e interpretar contenidos, obtener datos estadísticos  descriptivos y de correlación lineal, imprimir reportes tabulares,  construir capas de información propias, realizar conexión a base de datos y al servicio Street  view de Google, entre otras capacidades.

Aplicaciones basadas en el Mapa Digital de México

Actualmente se cuenta con diversas soluciones basada en el MDM, entre las que destaca el Sistema de Consulta de Información Censal para el evento del Censo de Población y Vivienda 2010 (http://www.inegi.org.mx/est/scince/scince2010.aspx), donde se pueden consultar más de 600 indicadores sociodemográficos mediante una interfaz que permite vincular tabulados y gráficas con su expresión cartográfica.

MDM es también la base para la generación de aplicaciones para la georreferencia de levantamientos censales, lo que pone al INEGI en un posición privilegiada al posibilitar el mantenimiento del Marco Geoestadístico Nacional directamente en campo, y así captar la información georreferenciada desde el origen y dar paso a nuevas formas de describir los fenómenos que suceden en cualquier parte del territorio donde se lleva a cabo un censo o encuesta.

Disponibilidad

  1. puede  acceder  a  la   consulta  de  información a través del MDM en línea, y/ o a la descarga del MDM para  escritorio  a  través  del  portal  del  INEGI,  en la sección de Geografía: http://www.inegi.org.mx/geo/contenidos/mapadigital/

Bibliografía

Tomlinson Roger (2007): Pensando en SIG: 1-5
eHow en español / Computación y electrónica  http://www.ehowenespanol.com/terabyte-info_262015/
ArcGIS Resources / Ayuda/ Georreferenciación y sistemas de coordenadas
http://resources.arcgis.com/es/help/getting-started/articles/026n0000000s000000.htm

IDEC (Infraestructura de Dades Espacials de Catalunya)
http://www.geoportal- idec.cat/geoportal/cas/ geoserveis/ws-i/index.jsp

INEGI / Servicios WMS
http://www.inegi.org.mx/geo/contenidos/servicioswms/

Arc GIS Resources /Ayuda / WMTS servicios
http://resources.arcgis.com/es/help/main/10.2/index.html#//0154000003r6000000

INEGI / Metadatos de Geografía
http://www.inegi.org.mx/geo/contenidos/metadatos/default.aspx

OGC
http://www.opengeospatial.org/

Tomlinson Roger (2007): Pensando en SIG: 79-84

INEGI / Marco Geoestadístico Nacional
http://www.inegi.org.mx/geo/contenidos/geoestadistica/default.aspx

 


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Martes 28 de octubre del 2014

Sistema de alerta permite prever lluvia extrema en los Andes

En la región de los Andes ha habido lluvias torrenciales con aluviones, deslizamiento de tierra y víctimas fatales. Estos eventos extremos tienden a ser cada vez más intensos y frecuentes por causa de los cambios climáticos globales. Ahora, se encuentra disponible un sistema de alerta, para ser utilizado fácilmente por los centros operacionales de previsión meteorológica, capaz de preverlas con dos días de antecedencia y un alto margen de acierto.

Aluvión producido por las lluvias en la región de los Andes (foto: Bodo Bookhagen)

Alagamento produzido pelas chuvas na região dos Andes Sistema de alerta permite prever lluvia extrema en los AndesFruto del trabajo conjunto de científicos brasileños y alemanes, que aplicaron la técnica de redes complejas a los datos meteorológicos obtenidos por satélite, el sistema fue relatado en el artículo Prediction of extreme floods in the eastern Central Andes based on a complex networks approach, publicado en la revista on-line Nature Communications, el 14 de octubre de 2014.

La investigación forma parte del proyecto temático “Fenómenos dinámicos en las redes complejas: fundamentos y aplicaciones“, coordinado en Brasil por Elbert Einstein Nehrer Macau, investigador  titular del Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe) y por Jurgen Kurths, de Humboldt University, Alemania.

El equipo binacional dedicado a la climatología analizó aproximadamente 50 mil series temporales de datos meteorológicos en alta resolución, registrados a lo largo de los últimos 15 años y puestos a disposición por la Nasa, agencia espacial norteamericana, y por la Agencia de Exploración Aeroespacial Japonesa. Se constató que, después de haber surgido grandes sistemas convectivos en la región de Buenos Aires, Argentina, se trasladaron hacia el noroeste rumbo a los Andes, donde dos días después provocaron lluvias torrenciales. Sorprendentemente, estos eventos extremos se propagan en dirección contraria a los vientos que van hacia el sur.


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Martes 28 de octubre del 2014

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